Los sistemas de microfluidos tienen el poder de revolucionar la medicina, la energía, la electrónica e incluso la exploración espacial. Pero el gran tamaño del equipo externo requerido para controlar estos dispositivos de un cuarto de tamaño ha limitado su uso en tecnologías portátiles y portátiles.
Ahora los investigadores de la Universidad Northwestern están empujando a los microfluídicos más cerca de alcanzar su verdadero potencial
En un estudio reciente, los investigadores descubrieron cómo programar previamente las estructuras de red de los dispositivos de manera que controlen cómo fluyen y se mezclan los fluidos a través de las micropipetas. El resultado: un paso hacia sistemas microfluídicos diseñados de manera inteligente que se comporten como un chip de computadorasin depender de componentes externos.
"La tecnología microfluídica actual a menudo requiere una computadora de escritorio llena de equipos para operar algo del tamaño de una moneda", dijo Adilson Motter, autor principal del estudio de Northwestern. "Tomamos el control que proporcionan los sistemas externos y lo incorporamos en el dispositivoestructura."
El estudio fue publicado hoy 23 de octubre en la revista Naturaleza . Motter es el profesor de física Charles E. y Emma H. Morrison en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. Daniel Case, un estudiante graduado en el laboratorio de Motter, es el primer autor del artículo. El equipo de Northwestern trabajó con colaboradores en St. Louis University y la Universidad de Normandía en Francia.
Los sistemas de microfluidos son laboratorios químicos miniaturizados formados por una red de tubos, cada uno de los cuales tiene el ancho de un mechón de cabello. Estos dispositivos se pueden usar para aplicaciones que van desde la realización de experimentos a pequeña escala hasta la realización de diagnósticos médicos complejos, administración de medicamentosy monitoreo de salud
El problema es que, para realizar pruebas y experimentos complicados, múltiples fluidos necesitan fluir, mezclarse, reaccionar, separarse y cambiar de dirección dentro de estas pequeñas redes. Cada actividad requiere una bomba de presión y cada bomba está controladapor un dispositivo externo. Los investigadores han luchado durante las últimas décadas, intentando, y a menudo fallando, convencer a los fluidos para que se muevan a través de estas redes de forma autónoma, sin necesidad de equipos externos.
"Imagine poder empacar dispositivos y ponerlos en vehículos espaciales", dijo Case. "Podría realizar un análisis químico en Marte. Pero la carga de necesitar todo este equipo externo realmente restringe esa posibilidad".
Motter, Case y sus colaboradores finalmente diseñaron una red microfluídica en la que todas las secuencias de mezcla están preprogramadas. En su diseño, una fuente de presión aplicada, en lugar de equipo dedicado, controla los fluidos dentro de la red. Al diseñar cómose necesita mucha presión y el lugar donde se aplica la presión, los investigadores predeterminaron cómo fluía el fluido a través de la red.
El equipo también aumentó la velocidad de flujo del fluido al eliminar uno de los canales similares a pelos del sistema. Case compara esto con la paradoja de Braess, una famosa observación matemática de que eliminar una carretera de una red de tráfico puede mejorar el flujo de tráfico.
"En estas redes, tiene corrientes de fluido desde múltiples tuberías que están conectadas", dijo Case. "Los fluidos chocan entre sí en la unión, y estas colisiones crean ineficiencias, por lo que las conexiones en la red introducen regiones localizadas de congestión. Cuandoelimina los canales que crean estas conexiones, también elimina los puntos de colisión "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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