Las microválvulas producidas en masa son la clave para la producción escalable de dispositivos microfluídicos desechables plug-and-play.
El escurridizo 'laboratorio en un chip' capaz de reducir e integrar las operaciones que normalmente se realizan en un laboratorio químico o médico en un solo chip más pequeño que una tarjeta de crédito, se puede realizar pronto gracias a los dispositivos microfluídicos desechables plug-and-playdesarrollado por investigadores de A * STAR.
Los sistemas de microfluidos usan redes de canales mucho más estrechos que un cabello humano para controlar el movimiento de cantidades minúsculas de fluidos. Los avances recientes en la tecnología de microfluidos han demostrado ser invaluables para el diagnóstico inmediato de enfermedades en el punto de atención y han mejorado enormemente el análisis enzimático y de ADNLos sistemas microfluídicos de alto rendimiento también se están empleando en estudios de células madre y para el descubrimiento de nuevos fármacos.
Sin embargo, un obstáculo para la exitosa miniaturización y comercialización de sistemas microfluídicos totalmente integrados ha sido el desarrollo de componentes microfluídicos confiables, como microválvulas y microbombas. Zhenfeng Wang y colegas del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur SIMTech, A *STAR ha eliminado ese obstáculo mediante el desarrollo de un método eficiente y escalable para fabricar dispositivos microfluídicos desechables plug and play.
"Integrar válvulas y bombas en dispositivos termoplásticos suele ser un desafío y costoso porque el proceso de fabricación es muy complicado", dice Wang. "Sin embargo, la producción en masa del módulo de microválvulas por separado del dispositivo principal hace que la fabricación del dispositivo principal sea relativamentesimple y robusto "
Las microválvulas consisten en un diafragma flexible intercalado entre una cámara de control y una cámara de líquido, y al aplicar presión desde una bomba mecánica externa, o mediante fuerzas electrostáticas o neumáticas, el diafragma puede deformarse permitiendo la manipulación del flujo fluídico dentro de la cámara.Los investigadores fabricaron una microbomba que consta de tres microválvulas, pero tuvieron que encontrar un material adecuado para las membranas de la microválvula, que debe ser flexible, pero que también debe unirse fácilmente a otras partes de la microválvula sin el uso de adhesivos.
"Descubrimos que la película de poliuretano termoplástico funciona bien como membrana y puede unirse firmemente con el cuerpo principal, que está hecho de polimetilmetacrilato", explica Wang.
El diseño de la microválvula también presentó un desafío para los investigadores, que superaron mediante el uso de la simulación del método de elementos finitos, una herramienta numérica utilizada para resolver problemas estructurales complejos, para generar las pautas de diseño, que luego se verificaron mediante experimentación.
Utilizando la fundición de microfluidos SIMTech, los investigadores están desarrollando actualmente una serie de módulos 'en chip' y están ampliando sus capacidades en el diseño, creación de prototipos y fabricación de dispositivos microfluídicos basados en polímeros.
"Una miniaturización adicional del tamaño de los módulos de microválvulas podría aumentar la escala de integración y ampliar el rango de aplicaciones potenciales", dice Wang.
Los investigadores afiliados a A * STAR que contribuyen a esta investigación son del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur; para obtener más información sobre la investigación del equipo, visite la Fundición de Microfluídicos SIMTech.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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