Mikrofluidics

Genel Bakış

Mikrofluidic cihazlar, boyutların yüzlerce mikrometreye kadar yaygın olduğu kanallarda sıvıları manipüle eder. Bu ölçek vius etkileri genellikle inertiaya hükmediyor, arayüzler karşılaştırmalı olarak önemli ve difüzyon karıştırılabilir. Bu özellikler kompakt assays, kesin gradients, tek hücreli kullanım ve çok paralel düşüş reaksiyonlarını küçük örnek veya reagent kullanarak sağlar.

Teknik temeller

Küçük kanal boyutlarında, Reynolds sayısı genellikle düşük, bu yüzden kanaldaki momentum, sabit yapılar büyür. Basınç odaklı akış bu nedenle öngörülebilir bir laminar profiline ve hidrolik direnç ölçeklerine geçiş ile güçlü bir şekilde yaklaşır. Kapillary sayısı viskous stresini yüzey gerilimi ile karşılaştırır ve damlalet molasını belirlemenize yardımcı olur. Péclet sayısı moleküler diffüzyon ile ilgili görüşleri karşılaştırır, iki bitişik akış neden karıştırmadan önce seyahat edebilir. Elektrokintik akış, elektrik çift tabakaları, zeta potansiyelini ve Joule ısıtmayı ulaşım problemine ekliyor.

Nasıl çalışır

Baskı, elektro-osmosis, capillarity veya sentrifugal güç sistemleri aracılığıyla akışlar. Kanal geometrisi hidrolik direnişi düzenler ve akışları ayırır, valfler, membranlar ve yüzey tedavileri zamanlamayı ve ayırız. Droplet sistemleri reaksiyon hacimlerini izole etmek için immiscible aşamalarını kullanır. Optik, elektrokimya veya mekanik sensörler daha sonra çip içindeki moleküler bağlayıcı, hücre davranışı veya reaksiyon ürünlerini okuyun.

Ölçme ve Araştırma Yöntemleri

Cihazlar yumuşak lithografi, enjeksiyon kalıplama, lazer işleme, cam ve ekleme yöntemleri ile imal edilir. Fluorescent Parçacık takip ve mikro-parça görüntü velocimetri ölçüm akışı; basınç sensörleri ve akış standartları kalibreli direnç. Biyolojik assays hücre kurtarmasını, viability, moleküler yakalamayı ve matrix uyumlu kontrollerle algılama limitini ölçmektedir. Yüzey geçişi, spesifik olmayan adsorbatımı azaltır ve balon tuzakları veya gazlar çözülmeyi başarır. İstatistiksel doğrulama çip-to-çip ve çok-to-lot varyasyonunu kapsamalıdır çünkü tek bir görüntüleyici cihaz bir manufacturable işlem kurmaz.

Anahtar fikirler

• Low Reynolds sayısı çoğu kanal laminar yapar, ancak laminar hareketsiz veya karışımsız anlamına gelmez.
• Yüzey kimyası ve üretim toleransları, boyut küçültme olarak performansa hükmedebilir.
• Bir laboratuvar gösterisi, yalnızca güvenilir örnek hazırlığı ve sıvı interlokasyondan sonra bir ürün haline gelir.

Mevcut araştırma sınırları

Sınır, mikrofloredikleri uzaysal omikler, otomatik organ modelleri ve sürekli biyoişlem izleme ile bütünleştirir. Dijital mikrofluidics, elektrot dizisinde elektrotları kapatır, akustik ve inersal sistemler etiketsiz hücreler taşır. Kağıt ve capillary platformları, alan sağlamlığı için ticaret kontrol karmaşıklığı. Zorluklar makro ölçekli örnekleri mikro ölçekli kanallara, işlem viskous veya katılımcı klinik materyaline bağlar ve önyargısız anesteziyi geri alır. Standartlaştırılmış arabirimler, recyclable malzemeler ve kapalı-loop kontrolü dağıtım için önemlidir. Modeller ayrıca deformasyon içerir, histerileri ve hücre-yüzey etkileşimleri ideal katı-kandır varsayımları artık geçerli değildir.

Neden önemli?

Mikrofluidics, nokta bakımı tanılarını, organ-on-çip modellerini, dijital PCR, parçacık sentezlerini ve hızlı taramayı destekler. Bütünleşmeyi azaltabilir ve hazırlık, reaksiyon ve algılamayı tek kullanımlık bir kartuş içinde azaltabilir.

Limitler ve açık sorular

Bubbles, adsorpsiyon, buharlaşma, pıhtılaşma ve değişken biyolojik örnekler küçük hacimli işlemi zayıflatabilir. Bir çipden inmez üretime geri dönmek için, metroloji, paketleme ve kalite kontrolü gerektirir, ancak klinik kullanım dikkatlice kontrol edilen laboratuvarlar dışında sağlam performans talep eder.