p Um grupo de cientistas da MSU, Instituto Frumkin de Físico-Química e Eletroquímica da Academia Russa de Ciências, e o Centro de Pesquisa Juelich descreveram o mecanismo de aparecimento de uma força de sustentação inercial agindo sobre partículas de tamanho finito em microcanais. Antes, esses cálculos eram possíveis apenas para alguns casos específicos. Uma descrição mais precisa permite que se use essa elevação inercial para a classificação de partículas. O estudo foi publicado em Journal of Fluid Mechanics . p Os autores do trabalho estudaram as forças que atuam sobre as partículas em microcanais. O comportamento das partículas depende do número de Reynolds, que é a razão entre as forças inerciais e viscosas dentro de um líquido. No número de Reynolds finito, pequenas partículas migram através das linhas de fluxo para algumas posições de equilíbrio em microcanais. Essa migração é atribuída à ação das forças de sustentação inercial.

p Cálculos precisos de migrações de partículas em microcanais ajudarão a usá-los para separar as células saudáveis ​​das cancerosas. Uma vez que existem várias forças agindo simultaneamente nas partículas, suas migrações são difíceis de interpretar teoricamente. Estudos anteriores abordaram apenas alguns casos específicos simples, como a migração de partículas pontuais, cujo tamanho é ignorado, ou partículas de tamanho finito transladando-se na vizinhança de uma única parede.

p "A microfluídica inercial é amplamente conhecida e usada, mas até agora apenas em números de Reynolds altos, condições difíceis de gerar em microcanais, uma vez que bombear o líquido requer uma grande queda de pressão. Portanto, dispositivos modernos para separação de partículas inerciais empregam canais bastante amplos, "disse Evgeny Asmolov, um co-autor do trabalho, pesquisador sênior associado do Instituto de Mecânica, MSU, e principal pesquisador associado do IPCE.

p O novo estudo propõe uma teoria mais geral, que descreve uma elevação hidrodinâmica de partículas de tamanho finito em microcanais. Adicionalmente, os autores tiveram sucesso em contabilizar a interação partícula-parede e analisar o comportamento de partículas com diferentes densidades. Se a densidade de uma partícula difere da de um líquido, a força de sustentação será equilibrada pela gravidade e pela força de empuxo. Essas duas forças adicionais podem mudar as posições de equilíbrio ou até mesmo causar seu desaparecimento.

p Os cientistas validaram a nova teoria usando simulações de computador. De acordo com seus resultados, novas fórmulas passam a ser obtidas anteriormente em casos limites correspondentes. Além disso, os físicos analisaram vários cenários experimentais típicos para prever o comportamento das partículas.

p "De acordo com nossas previsões, mesmo com números de Reynolds baixos, partículas esféricas podem decolar girando das paredes de um microcanal, como aviões. Eles então voam a certas distâncias das paredes, que dependem apenas de sua densidade e raio, formando cadeias. Essas cadeias de partículas podem ser facilmente separadas em dispositivos lab-on-a-chip, e o fracionamento, neste caso, é mais eficiente do que em canais largos e em números de Reynolds altos, "disse Olga Vinogradova, um co-autor do trabalho, professor da Faculdade de Física, MSU, e chefe de laboratório do IPCE.