Aunque los dispositivos de microfluidos tienen una amplia variedad de usos, desde el diagnóstico en el lugar de atención hasta el análisis ambiental, una limitación importante es que no se pueden modificar para diferentes usos sobre la marcha, ya que sus trayectorias de flujo se establecen durante la fabricación. En un nuevo estudio, Los investigadores han abordado esta limitación mediante el diseño de puertas eléctricas que pueden regular el flujo de líquido en diferentes puntos a lo largo del microcanal, un proceso que se puede controlar por completo con un teléfono inteligente.

Los investigadores, Y. Arango, Y. Temiz, O. Gӧkçe, y E. Delamarche, en IBM Research-Zurich en Rüschlikon, Suiza, han publicado un artículo sobre electrogate en un número reciente de Letras de física aplicada .

"Los diagnósticos en el lugar de atención representan un mercado muy segmentado, Delamarche dijo Phys.org . "Para cada tipo de prueba, Es necesario diseñar y fabricar un dispositivo de microfluidos para garantizar un rendimiento óptimo del ensayo (volumen de muestra que pasa a través del dispositivo, caudales, tiempo dado para que se produzcan las reacciones, tiempo dado para disolver algunos reactivos en el chip con la muestra, etc.). Esto es un poco frustrante y con microtecnología de silicio, Siempre es beneficioso cubrir tantas aplicaciones como sea posible sin demasiados rediseños y cambios en los procesos de fabricación.

"Aquí es donde los electrógenos ayudan, y esto es lo que nos motivó a inventarlos. La idea es hacer que los chips sean mucho más genéricos y transferir parte del enrutamiento y la sincronización del flujo a un nivel de software. es decir., un protocolo cargado en un teléfono inteligente o tableta. Cambiar los protocolos a nivel de software es fácil, rápido, flexible y conveniente ".

En lugar de utilizar elementos mecánicos como bombas y válvulas para controlar el flujo, las electropuertas se basan en electrohumectación. Este proceso implica aplicar un voltaje eléctrico para controlar las propiedades de humectación de la superficie, que a su vez controla el flujo del líquido.

Cada electrogate consta de una zanja grabada en la superficie inferior del microcanal, con un electrodo modelado sobre la zanja y un segundo electrodo modelado a una corta distancia frente a la zanja. Cuando una muestra líquida fluye a lo largo del microcanal en ausencia de voltaje, se detiene en la zanja porque el cambio brusco en el ángulo de contacto crea una fuerza de sujeción sobre el líquido. Un pequeño voltaje ( <10 voltios) aplicada entre los dos electrodos tira hacia abajo los iones del líquido al borde de la zanja donde se fija el líquido, lo que hace que esta área sea más humectable. Como consecuencia, el ángulo de contacto del líquido en esta área disminuye, haciendo que el líquido vuelva a fluir a través de la zanja y a través del microcanal.

Los investigadores demostraron que la curvatura de la zanja determina la confiabilidad y el tiempo de retención de las puertas eléctricas. Con una gran curvatura, podrían lograr el 100% de confiabilidad, tiempos de inicio y finalización de menos de un segundo, y tiempos de retención superiores a 5 minutos, que puede extenderse más allá de los 45 minutos con estrategias adicionales. Las electropuertas también funcionan con varios tipos de líquidos, incluido el suero humano.

Entre sus ventajas, las puertas eléctricas son fáciles de fabricar, tener estabilidad a largo plazo, son biocompatibles, y se puede implementar en múltiples ubicaciones en el mismo chip. Los investigadores esperan que los electrogate se puedan implementar fácilmente en baja potencia, dispositivos portátiles de microfluidos en el futuro.

"Contamos con el apoyo de una subvención de la UE, y todavía tenemos un poco de tiempo para `` empujar '' las electropuertas más, "Dijo Delamarche." Una tarea (casi completa) es variar las opciones para fabricar puertas eléctricas para que los tecnólogos tengan más libertad para diseñarlas y fabricarlas. Esto puede ayudar a difundir el concepto, Nosotros pensamos. Luego, mostraremos ejemplos específicos en los que la combinación de unos pocos electrogate puede crear funciones más avanzadas para sistemas de microfluidos ".

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