Kas yra Mikrofluidika?

Mikrofluidika yra prietaisų, galinčių nukreipti labai mažus skysčių srautus mikrolitrų / nanolitrų diapazone, projektavimo ir gamybos technologija. Mikrolitras ir nanometras yra atitinkamai milijonoji ir milijardoji litro dalis. Pažymėtina, kad vandens lašas yra apie 25 mikrolitrus.
Dirbant su tokiais mažais skysčių kiekiais, atsiranda įvairių įdomių savybių. Tokios savybės, kaip paviršiaus įtempimas, kurios paprastai neturi reikšmės, kai kalbame apie įprastą vandens kiekį, pradeda dominuoti šiose skalėse. Reynoldso skaičius, nustatantis srauto turbulenciją, yra labai mažas esant mažoms skalėms, o tai reiškia, kad skysčio srautas beveik išlieka laminuotas. Dėl to kai kurie mikrofluidikos aspektai tampa patogesni ir nuspėjami, o kiti – šiek tiek sudėtingesni. Pavyzdžiui, jūs negalite pasikliauti turbulencija, kad sumaišytumėte du srautus, bet turite pasikliauti vien difuzija, kaip kūno ląstelių mechanizmas.

Sistemos, kuriose naudojama mikrofluidika, turi būti pagamintos labai tiksliai. Stiklas yra įprasta medžiaga, tačiau plastikas ir silicis taip pat yra populiarios medžiagos. Tradiciniai litografijos metodai gali būti naudojami mažiems kanalams ant įrenginių, panašių į kompiuterio lustą, paviršiaus sukurti. Visi skysčiai turi būti gana gryni ir be dalelių, kurios užkemša šiuos subtilius kanalus. Mikrofluidinėms sistemoms projektuoti ir išbandyti reikalingi kompetentingi skysčių fizikai.

Mikrofluidika randa pritaikymų biologijoje ir chemijoje. DNR mikrogardelės, leidžiančios biologams vienu metu atlikti milijonus tam tikro baltymo ar genų sekos testų, išnaudoja mikrofluidiką. Cheminio atskyrimo mašinos gali naudoti centrifugų ir mikroskysčių lustų derinius tam tikros medžiagos cheminei sandarai analizuoti. Jie gali būti naudojami ruošiant biologinius mėginius tyrimams. Kadangi daugumos mikrofluidinių lustų dizainas negali būti perkonfigūruojamas, tai riboja ambicingesnes programas, tačiau atliekami tyrimai, siekiant tai apeiti.

Nauja įdomi tyrimų sritis yra mikrofluidikos integravimas su MEMS (mikroelektromechaninių sistemų) technologija. Į mikroskysčių lustą įtraukus mažyčius siurblius ar elektrinius prietaisus, tai labai išplečia pritaikymo įvairovę. Ateities mikrofluidikos įrenginiuose gali būti įrengti milijonai mažyčių vartelių, leidžiančių vartotojams sudėtingais ir naudingais manipuliuoti srautu. Vyriausybę domino mikroskysčių lustų naudojimas siekiant patikrinti, ar nėra biologinio ir cheminio ginklo.