p Quando os laboratórios médicos analisam amostras de sangue em busca de sinais de doença, eles às vezes usam instrumentos que dependem de uma tecnologia chamada microfluídica digital. A técnica usa sinais elétricos para puxar pequenas gotículas da amostra em uma superfície para que possam ser analisadas. p Uma desvantagem do processo é que os sinais elétricos tendem a danificar a superfície por onde as gotículas viajam, o que pode fazer com que o dispositivo falhe inesperadamente ou se deteriore com o tempo.

p Agora, uma equipe de pesquisa liderada por engenheiros e cientistas da UCLA demonstrou que os dispositivos microfluídicos digitais poderiam ser muito mais duráveis ​​se usassem os sinais elétricos para empurrar, em vez de puxar, as gotas sobre a superfície.

p Um artigo sobre o trabalho foi publicado em Natureza . O avanço pode levar a ferramentas analíticas mais poderosas e confiáveis ​​para laboratórios bioquímicos e monitoramento ambiental. Também pode melhorar a durabilidade das lentes de base líquida usadas em dispositivos como leitores de código de barras e câmeras odontológicas. Essas lentes podem ajustar rapidamente seu foco porque contêm uma gota transparente que ajusta rapidamente sua forma em resposta a sinais elétricos.

p A tecnologia microfluídica digital foi estudada por quase duas décadas; apareceu pela primeira vez em lentes comerciais há cerca de 10 anos e em instrumentos de diagnóstico mais recentemente. A data, os dispositivos usaram repelente de água, ou hidrofóbico, superfícies, que faz com que a água goteje - semelhante a como ela se comporta em uma frigideira antiaderente.

p Em superfícies hidrofóbicas, a aplicação de voltagem elétrica a uma das extremidades de uma gota com contas faz com que essa extremidade seja atraída para a superfície e se alise - um fenômeno denominado eletrowetting. Isso ocorre porque a água pode conduzir eletricidade, e uma gota é pequena o suficiente para que sua tensão superficial a mantenha unida como uma unidade. Este, combinado com o fato de que a outra extremidade da gota ainda é repelida pela superfície, faz com que toda a gota se mova em direção à extremidade achatada, na verdade, "puxando" o líquido para onde a voltagem elétrica é aplicada.

p Contudo, a maioria dos materiais são hidrofílicos - quando gotas de água são colocadas sobre eles, eles se achatam naturalmente - portanto, os dispositivos microfluídicos digitais usam superfícies que são revestidas com uma camada hidrofóbica fina. Mas esses revestimentos estão propensos a falhar porque a tensão pode fazer com que eles se degradem ou quebrem.

p Para resolver esse problema, pesquisadores liderados por Chang-Jin "CJ" Kim, o Professor de Engenharia de Volgenau na Escola de Engenharia da UCLA Samueli, começou a fazer as gotículas se moverem em uma superfície sem um revestimento hidrofóbico.

p "Se alguém pudesse empurrar uma gota de líquido de sua parte traseira, ao invés de puxá-lo pela frente, a superfície não precisa ser hidrofóbica, " ele disse.

p O problema, Kim disse, foi que um sinal elétrico só pode ser usado para puxar uma gota na direção de onde a voltagem é aplicada - ele não pode ser usado para empurrar uma gota para longe.

p A solução dos pesquisadores foi adicionar uma pequena quantidade de surfactante eletricamente carregado ao líquido. (Um surfactante é uma substância cujas moléculas repelem água em uma extremidade e a atrai na outra - o sabão é um exemplo.) Usando a carga, os engenheiros poderiam usar sinais elétricos para mover o surfactante dentro da gota.

p "Usando apenas sinais elétricos, podemos atrair as moléculas de surfactante dentro da gota para uma superfície hidrofílica para converter qualquer porção dela em hidrofóbica, "disse Kim, que também é membro do California NanoSystems Institute da UCLA.

p Eles chamaram o processo de eletromumedecimento - um nome que escolheram para enfatizar que é o oposto da técnica padrão de eletromedecimento.

p Aplicar voltagem a uma extremidade da gota em uma superfície hidrofílica fez com que as moléculas de surfactante carregadas se aglomerassem ali, que por sua vez empurrou a gota para cima da superfície e depois para a frente, longe de onde a eletricidade é aplicada. Este, na prática, tornou a gota capaz de formar gotas em uma extremidade, e mova-se pela superfície sem a necessidade de um acabamento especial.

p Invertendo a direção da tensão, os pesquisadores também podem atrair as moléculas de surfactante para longe da superfície, fazendo a gota retornar ao seu original, forma achatada. O mecanismo de eletrodumedecimento usa menos de 5 volts - apenas 2% da voltagem usada nas tecnologias atuais.

p Os pesquisadores demonstraram que o processo pode ser usado para separar gotas individuais de uma gota maior de água, em seguida, mudou-se, dividir e fundir novamente - as quatro operações básicas em microfluídica digital.

p Eles testaram a abordagem com água, bem como vários solventes e soluções tampão comumente usados ​​em química e biologia. Eles também repetiram o molhamento e o orvalho de uma gota de água 10, 000 vezes ao longo de seis horas. Em cada experimento, a eletrodumedecimento foi bem-sucedida:não houve falhas, e a superfície do dispositivo não mostrava nenhum sinal de degradação, mesmo quando tensões e correntes muito mais altas foram usadas.