_ Putere porilor: mare -viteza producției de picături în dispozitive microfluidice

În ultimele două decenii, dispozitivele microfluidice, care folosesc tehnologia pentru a produce picături de dimensiuni micrometrice, au devenit cruciale pentru diverse aplicații. Acestea cuprind reacții chimice, analize biomoleculare, chimia materiei moi și producția de materiale fine.

În plus, microfluidica picăturilor a permis noi aplicații care erau imposibile cu metodele tradiționale. Poate modela dimensiunea particulelor și poate influența morfologia și anizotropia acestora. Cu toate acestea, modalitatea convențională de a genera picături într-o singură structură de microcanal este adesea lentă, limitând producția.

Într-un studiu recent prezentat în numărul din 21 ianuarie 2024 al revistei Lab on a Chip, condus de profesor asociat. Masumi Yamada de la Departamentul de Chimie Aplicată și Biotehnologie de la Școala Absolventă de Inginerie a Universității Chiba, cercetătorii au introdus un sistem microfluidic care utilizează structuri poroase de „cristal coloidal invers” (ICC) pentru a îmbunătăți eficiența generării de micropicături în mod dramatic.

"Am considerat că formarea de picături foarte eficientă ar putea fi posibilă prin utilizarea numeroșilor micropori formați pe suprafața structurii ICC ca duze formatoare de picături. Cu toate acestea, din câte cunoștințele noastre, nu a fost raportat niciun studiu privind integrarea structurilor cristaline coloidale inverse în canalele microfluidice și aplicarea lor la formarea de picături foarte eficientă."

"De aceea, am decis să dezvoltăm o nouă tehnică de microfabricare pentru a integra aceste structuri în canalele microfluidice pentru a obține o formare eficientă a picăturilor, „, subliniază Dr. Yamada.

Studiul a integrat structuri ICC spongioase cu microcanale plate, care au funcționat ca niște duze minuscule pentru a produce picături de aproximativ 1.000 de ori mai rapid decât dispozitivele microfluidice tradiționale. Mărimea picăturilor ar putea fi, de asemenea, modificată prin ajustarea fluxului de lichide, proprietățile acestora și dimensiunea orificiilor minuscule.

În plus, particulele de dimensiuni unice micrometrice formate din biopolimeri naturali, cum ar fi polizaharidele și proteinele, au fost produse de asemenea prin această metodă. Această nouă abordare îmbunătățește conceptul existent de microfluidice a picăturilor prin creșterea vitezei cu care se formează picăturile și făcând procesul mai ușor de creat și de operat.

Datorită eficienței și controlului îmbunătățit în formarea picăturilor, acest lucru noua metodă este de așteptat să aibă un impact larg în diferite domenii și categorii de produse. Acestea includ medicamente, alimente, produse cosmetice, cerneluri și vopsele specializate, matrici de cernere pentru bioseparare și crearea de particule funcționale pentru afișaje și aplicații semiconductoare.

„Micropicături, particule de biopolimer și vezicule fabricate din acestea ca schele. sunt utilizate pe scară largă pentru aplicații medicale, cum ar fi dezvoltarea de medicamente și medicina regenerativă.”

„În plus, se așteaptă ca această metodă să fie aplicată la producerea diferitelor substanțe, inclusiv purtători pentru livrarea controlată a medicamentelor, schele pentru culturi celulare, reactivi pentru transformarea celulelor, purtători de antigene în imunoterapie celulară și microparticule funcționale pentru diagnosticare”, își propune dr. Yamada.

În rezumat, cercetătorii au dezvoltat o metodă pentru formarea rapidă a picăturilor la un nivel extrem de viteză mare pentru dispozitive microfluidice prin integrarea structurilor ICC tridimensionale în microcanale plate tradiționale. Aplicarea acestei tehnici pentru a produce materiale în diverse scopuri este de așteptat să avanseze tehnologiile care îmbunătățesc viața oamenilor și susțin bunăstarea generală.

(Fluierul)