Los científicos solían realizar experimentos mezclando agentes biológicos y químicos en tubos de ensayo.

Hoy en día, Automatizan la investigación utilizando chips de microfluidos del tamaño de sellos postales. En estos diminutos dispositivos, millones de partículas microscópicas se capturan en gotas de agua, cada gota sirve como "tubo de ensayo" para un solo experimento. El chip canaliza estas muchas gotas, uno a la vez, a través de un pequeño canal donde un láser sondea cada gota que pasa para registrar miles de resultados experimentales cada segundo.

Estos chips se utilizan para cosas como probar nuevos antibióticos, detección de compuestos de drogas, secuenciar el ADN y el ARN de células individuales, y acelerar el ritmo de los descubrimientos científicos.

El problema, sin embargo, es que las gotas que corren hacia el extremo estrecho del embudo pueden congestionarse y colisionar, rompiendo de una manera que puede estropear los experimentos, como romper tubos de ensayo en los viejos tiempos. "Es un problema de tráfico, como varios carriles de autos que intentan pasar a través de una cabina de peaje, "dijo Sindy Tang, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería de Stanford.

Pero su laboratorio mostró recientemente cómo era posible hacer experimentos de microfluidos mucho más eficientes colocando cerca de la base del embudo diminutos "círculos de tráfico" que hacen que las gotas se alineen de manera ordenada para que puedan hacer zoom a través del sistema con muchas menos colisiones. .

En un artículo publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias que detalla el hallazgo, ella y su equipo, dirigido por la ex estudiante graduada de Ingeniería de Stanford Alison Bick, señaló que las rupturas de gotas ocurrieron mil veces menos frecuentemente en el sistema de rotonda en comparación con los chips microfluídicos propensos a la congestión de hoy en día. Los investigadores encontraron que la ubicación de las rotondas era la variable crucial. Las rotondas que están demasiado lejos de la salida del embudo no ejercen ningún efecto sobre la ruptura. Las rotondas que están demasiado cerca de la salida terminan provocando más "accidentes, "colisiones y rupturas.

"Hay un punto óptimo en la ubicación de los obstáculos que minimiza la reducción de roturas y colisiones en el flujo de gotas, ", Dijo Tang. El uso de rotondas bien ubicadas podría producir un aumento del 300% en la eficiencia experimental.

La tecnología podría conducir a una forma más rápida de detectar compuestos farmacológicos, así como muchos otros beneficios. Por ejemplo, podría ser útil en la impresión 3D porque algunas impresoras 3D funcionan de manera similar:fuerzan gotas de plástico o algún otro material a base de emulsión a través de una boquilla fina a alta velocidad para construir estructuras poco a poco, y capa por capa. En esta aplicación, un sistema para reducir la frecuencia de colisiones podría asegurar que gotas de tamaño uniforme salgan de la boquilla para formar la estructura correctamente.

"Este descubrimiento tiene aplicaciones que se extienden más allá de la investigación a otros sistemas que involucran interacciones entre muchos cuerpos de tamaño similar, desde agregaciones de células biológicas hasta multitudes de personas, "Dijo Tang.