Os cientistas costumavam realizar experimentos misturando agentes biológicos e químicos em tubos de ensaio.

Hoje em dia, eles automatizam a pesquisa usando chips microfluídicos do tamanho de selos postais. Nestes dispositivos minúsculos, milhões de partículas microscópicas são capturadas em gotas de água, cada gota servindo como "tubo de ensaio" para um único experimento. O chip canaliza essas muitas gotas, um por vez, através de um minúsculo canal onde um laser examina cada gota que passa para registrar milhares de resultados experimentais a cada segundo.

Esses chips são usados ​​para coisas como testar novos antibióticos, triagem de compostos de drogas, sequenciamento do DNA e RNA de células individuais, e de outra forma acelerando o ritmo das descobertas científicas.

O problema, Contudo, é que as gotas que correm em direção à extremidade estreita do funil podem ficar congestionadas e colidir, se separando de uma forma que pode atrapalhar os experimentos, exatamente como estilhaçar tubos de ensaio nos velhos tempos. "É um problema de trânsito, como várias faixas de carros tentando passar por um pedágio, "disse Sindy Tang, professor associado de engenharia mecânica na Stanford School of Engineering.

Mas seu laboratório mostrou recentemente como era possível tornar os experimentos microfluídicos muito mais eficientes colocando perto da base do funil minúsculas "rotatórias" que fazem com que as gotas se alinhem de maneira ordenada para que possam passar pelo sistema com muito menos colisões .

Em um artigo publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences que detalha a descoberta, ela e sua equipe, liderado pelo ex-aluno de graduação em Engenharia de Stanford Alison Bick, observou que as rupturas de gotículas ocorreram mil vezes menos freqüentemente no sistema de rotatória em comparação com os chips microfluídicos propensos a congestionamentos de hoje. Os pesquisadores descobriram que a localização das rotatórias era a variável crucial. Os círculos de tráfego muito distantes da saída do funil não afetam a separação. As rotatórias que ficam muito perto da saída acabam causando mais "acidentes, "colisões e separações.

"Há um ponto ideal na colocação dos obstáculos que minimiza a redução de rupturas e colisões no fluxo de gotas, "Tang disse. Usar círculos de tráfego bem situados poderia render um aumento de 300% na eficiência experimental.

A tecnologia pode levar a uma maneira mais rápida de rastrear compostos de drogas, bem como vários outros benefícios. Por exemplo, pode ser útil na impressão 3D porque algumas impressoras 3D funcionam de maneira semelhante:elas forçam gotas de plástico ou algum outro material à base de emulsão através de um bico fino em alta velocidade para construir estruturas pouco a pouco, e camada por camada. Neste aplicativo, um sistema para reduzir a frequência de colisões poderia garantir que gotas de tamanho uniforme saíssem do bico para formar a estrutura corretamente.

"Esta descoberta tem aplicações que vão além da pesquisa para outros sistemas envolvendo interações entre muitos corpos de tamanhos semelhantes, de agregações de células biológicas a multidões de pessoas, "Tang disse.