El tamaño importa cuando se trata de clasificar materiales biológicos. Desde la identificación de patógenos hasta la detección de tratamientos farmacológicos, La capacidad de identificar y separar partículas rápidamente en función de su tamaño es una herramienta cada vez más importante en el diagnóstico y tratamiento de pacientes. según Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Profesora de desarrollo profesional en el Departamento de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica de Penn State. Cheng y sus colaboradores internacionales en la Universidad de Xiangtan en China desarrollaron un forma eficiente de fabricar un dispositivo de clasificación flexible para su uso en sensores biomédicos.

Publicaron su enfoque esta semana en Materiales e interfaces aplicados ACS , una revista de la American Chemical Society.

Los dispositivos de microfluidos tradicionales se producen con medidas precisas para clasificar partículas de tamaño específico, como identificar los patógenos subyacentes a una infección en la sangre de un paciente. Los dispositivos están construidos en salas blancas con equipos altamente especializados para lograr el grado de precisión necesario.

"Los dispositivos de microfluidos son muy importantes, pero tenemos que hacer un mejor trabajo para fabricarlos, ", Dijo Cheng." Los métodos actuales pueden llevar días, si no semanas, ya menudo son caras ".

Para reducir el costo y el tiempo de producción de los dispositivos, los investigadores se inspiraron en lo que quieren monitorear:el bendy, elástico, a veces cuerpo humano arrugado.

Utilizaron un polímero que contiene carbono y silicio llamado PDMS, que se vuelve rígido cuando se trata con luz ultravioleta. Una vez que la superficie superior del polímero estaba rígida, lo estiraron, creando pequeñas grietas en la capa rígida. Luego, los investigadores lo encapsularon con otra capa superior del mismo polímero.

Próximo, repitieron el proceso pero estiraron el polímero antes de tratarlo con luz ultravioleta. Una vez que liberaron el polímero estirado con una superficie rígida, se arrugó, con pequeñas arrugas que recubren su rostro.

Cuando los dispositivos se estiran y sueltan, las grietas y arrugas funcionan como válvulas, permitiendo que las partículas pequeñas fluyan a través mientras restringe los objetos más grandes.

"Podemos usar las grietas o las arrugas para manipular el flujo del fluido, ", Dijo Cheng." Estas deformaciones mecánicas no son nuevas, pero no se han explorado para su uso en dispositivos de microfluidos. Terminamos con un lindo matrimonio entre las dos estructuras, que se puede fabricar de forma sencilla y económica ".

Cheng se centra en desarrollar sensores extensibles capaces de monitorear de forma inalámbrica la salud de una persona a través de sus movimientos físicos y señales químicas en su sudor, piel y más. La meta, él dijo, es mejorar la comodidad y la calidad de vida del paciente mientras se obtiene la mayor cantidad de información posible para ayudar a fundamentar el diagnóstico y el tratamiento.

"Queremos desarrollar una sistema extensible que permite el largo plazo, uso continuo de dispositivos de detección inalámbricos para mejorar tanto las capacidades como la comodidad del control de la salud de los pacientes, ", Dijo Cheng." La capacidad de fabricar un bajo costo, El enfoque a gran escala para permitir más pruebas es un componente crítico de dicho sistema ".

Los investigadores planean seguir colaborando, Cheng dijo:y explorará cómo producir y usar el dispositivo de microfluidos de manera aún más eficiente.