Embora os dispositivos de microfluídica tenham uma ampla variedade de usos, de diagnósticos de ponto de atendimento a análises ambientais, uma grande limitação é que eles não podem ser modificados para diferentes usos em tempo real, uma vez que seus caminhos de fluxo são definidos durante a fabricação. Em um novo estudo, pesquisadores abordaram essa limitação projetando eletrogatos que podem regular o fluxo de líquido em diferentes pontos ao longo do microcanal - um processo que pode ser totalmente controlado com um smartphone.

Os pesquisadores, Y. Arango, Y. Temiz, O. Gӧkçe, e E. Delamarche, na IBM Research-Zurich em Rüschlikon, Suíça, publicaram um artigo sobre eletrogates em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

"Os diagnósticos em pontos de atendimento representam um mercado muito segmentado, "Delamarche disse Phys.org . "Para cada tipo de teste, um dispositivo microfluídico precisa ser projetado e fabricado para garantir o desempenho ideal do ensaio (volume de amostra passando pelo dispositivo, taxas de fluxo, tempo dado para que as reações ocorram, tempo dado para dissolver alguns reagentes no chip com a amostra, etc.). Isso é um pouco frustrante, e com microtecnologia de silício, é sempre benéfico cobrir o maior número de aplicações possível, sem muitos reprojetos e mudanças nos processos de manufatura.

"É aqui que os eletrogatos ajudam, e é isso que nos motivou a inventá-los. A ideia é tornar os chips muito mais genéricos e transferir parte do roteamento e do tempo do fluxo para um nível de software, ou seja, um protocolo carregado em um smartphone ou tablet. Alterar os protocolos em um nível de software é fácil, velozes, flexível e conveniente. "

Em vez de usar elementos mecânicos, como bombas e válvulas para controlar o fluxo, os eletrogates são baseados em eletromolecimento. Este processo envolve a aplicação de uma voltagem elétrica para controlar as propriedades de umedecimento da superfície, que por sua vez controla o fluxo do líquido.

Cada eletrogato consiste em uma trincheira gravada na superfície inferior do microcanal, com um eletrodo padronizado sobre a trincheira e um segundo eletrodo padronizado a uma curta distância na frente da trincheira. Quando uma amostra de líquido flui ao longo do microcanal na ausência de uma voltagem, ele para na trincheira porque a mudança abrupta no ângulo de contato cria uma força de fixação no líquido. Uma pequena voltagem ( <10 volts) aplicado entre os dois eletrodos puxa os íons do líquido para a borda da trincheira onde o líquido é preso, o que torna esta área mais molhada. Como consequência, o ângulo de contato do líquido nesta área diminui, fazendo com que o líquido retome o fluxo através da trincheira e através do microcanal.

Os pesquisadores demonstraram que a curvatura da trincheira determina a confiabilidade e o tempo de retenção dos eletrogatos. Com uma grande curvatura, eles poderiam atingir 100% de confiabilidade, tempos de início e parada de menos de um segundo, e tempos de retenção superiores a 5 minutos, que pode ser estendido para além de 45 minutos com estratégias adicionais. Os eletrogatos também funcionam com vários tipos de líquidos, incluindo soro humano.

Entre suas vantagens, os eletrogatos são fáceis de fabricar, têm estabilidade de longo prazo, são biocompatíveis, e pode ser implementado em vários locais no mesmo chip. Os pesquisadores esperam que os eletrogatos possam ser facilmente implementados em baixa potência, dispositivos microfluídicos portáteis no futuro.

“Somos apoiados por uma doação da UE, e ainda temos um pouco de tempo para 'empurrar' os eletrogates ainda mais, "Delamarche disse." Uma tarefa (quase concluída) é variar as opções de fabricação de eletrogatos para que os tecnólogos tenham mais liberdade para projetá-los e fabricá-los. Isso pode ajudar a espalhar o conceito, nós pensamos. Então, mostraremos exemplos específicos em que a combinação de alguns eletrogatos pode criar funções mais avançadas para sistemas microfluídicos. "

© 2018 Phys.org