Что такое микрофлюидика?

Что такое микрофлюидика?

Микрофлюидика подразумевает управление потоком жидкости в каналах, ширина которых обычно составляет от 1 микрометра до 1 миллиметра. В этих микромасштабных средах поверхностное натяжение и вязкость играют более важную роль, чем гравитация и инерционные силы, которые преобладают в механике жидкости большего масштаба.

Микрофлюидные каналы создаются с использованием технологии микропроизводства полупроводников. Такая миниатюризация позволяет сократить использование реагентов и повысить эффективность реакции за счет использования уникальных свойств микропространств.

Применение микрофлюидики

Микрофлюидные устройства находят применение в различных областях, объединяя инженерные технологии, такие как миниатюризация, снижение энергии температуры реакции, электрохимия в микропространствах, интеграция датчиков и автоматизация. Эти устройства способствуют более быстрым и эффективным химическим реакциям благодаря значительному эффекту молекулярной диффузии на большой удельной площади поверхности, особенно при смешивании двух жидкостей.

Микрофлюидика имеет решающее значение для производства монодисперсных капель для фармацевтических и косметических применений, инкапсуляции клеток в капли для культивирования в крошечных пробирках или чашках Петри и выполнения высокопроизводительного анализа. Этот анализ часто улучшается за счет интеграции инкапсулированных клеток капель с сортировкой клеток с активацией флуоресценции (FACS) и секвенаторами.

Создание капель с использованием микрофлюидики

Различные конструкции микрофлюидных каналов были разработаны для конкретных применений с использованием таких материалов, как PDMS, стекло и пластик. Образование капель обычно происходит в крестообразных микрофлюидных каналах. Здесь две несмешивающиеся жидкости — дисперсная и непрерывная фазы — закачиваются в каналы.

На стыке непрерывная фаза протекает через верхний и нижний каналы, в то время как раствор, образующий капли, вводится сбоку. Микрокапли создаются сдвиговой силой на стыке, эффективно сжимая и разрезая раствор в фазе капель.

Размер этих капель можно контролировать соотношением скоростей потока двух жидкостей. В то время как увеличение скоростей потока может увеличить производство капель, чрезмерно высокие скорости могут помешать правильному формированию капель и привести вместо этого к струйному потоку.