Novo método microfluídico expande caixa de ferramentas para manipulação de nanopartículas
p Esta imagem mostra a armadilha microfluídica 2-D. (a) Esta é uma micrografia óptica de um dispositivo de manipulação microfluídica. Partículas únicas são confinadas em um local predeterminado dentro da junção de dois microcanais perpendiculares (região de aprisionamento). Duas válvulas de membrana no chip (pretas) posicionadas acima de um canal de entrada e um canal de saída são usadas como válvulas de medição para controlar as taxas de fluxo relativas através dos canais opostos (vermelho), assim, manipulando e aprisionando partículas na junção do microcanal. (b) Este é um esquema de captura de partículas 2-D. Dois fluxos laminares opostos se encontram na interseção de dois microcanais perpendiculares, criando um campo de fluxo bem definido contendo um ponto de estagnação onde um objeto está preso. (c) O dispositivo de manipulação microfluídica consiste em uma lamela de vidro e uma placa de PDMS contendo os microcanais e válvulas. Crédito:Reproduzido com permissão 2013 American Chemical Society. Charles M. Schroeder, Universidade de Illinois
p (Phys.org) - Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram um novo método baseado em fluxo para manipular e confinar partículas únicas em solução livre, um processo que ajudará a enfrentar os desafios atuais enfrentados por nanocientistas e engenheiros. p "Este método é uma ferramenta inédita para manipulação e captura de pequenas nanopartículas em solução, "explicou Charles M. Schroeder, um professor assistente no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular em Illinois. "Usar fluxo de fluido em um dispositivo microfluídico significa que elétrico, magnético, óptico, ou campos de força acústica não são necessários. "
p O novo método e a pesquisa para desenvolvê-lo foram publicados na edição de maio de 2013 da
Nano Letras , em um artigo intitulado "Manipulação e confinamento de partículas individuais usando fluxo de fluido, "de autoria de Schroeder e do pesquisador de pós-doutorado Melikhan Tanyeri.
p Hoje, a manipulação em escala fina de pequenas partículas continua sendo um grande desafio no campo. Os métodos atuais de captura de partículas dependem principalmente da eletrocinética, magnético, ou campos de força óticos, que pode não ser compatível com biomoléculas ou sistemas biológicos.
p Juntos, Schroeder e Tanyeri desenvolveram uma "armadilha microfluídica" capaz de manipulação de partículas 2-D usando a única ação do fluxo de fluido.
p Schroeder e pesquisadores demonstram várias características únicas da armadilha microfluídica, incluindo a manipulação 2-D de partículas tão pequenas quanto 500 nanômetros de tamanho na água, com uma precisão de posicionamento de apenas cerca de 180 nanômetros, captura de partículas tão pequenas quanto 100 nanômetros, e controle ativo sobre as condições de solução de uma partícula aprisionada. Tudo isso é obtido com um dispositivo microfluídico baseado em PDMS simples, sem a necessidade de instrumentação complexa para captura óptica ou geração de campo elétrico.
p Esta imagem mostra a micromanipulação 2-D de partículas individuais usando fluxo de fluido. (a) Esta é uma trajetória de amostra de uma única partícula manipulada em duas dimensões usando a armadilha. Uma trajetória predeterminada foi programada para soletrar a letra "C". (b) Isso mostra o controle dinâmico do meio circundante de uma partícula aprisionada. Um único grânulo de poliestireno revestido com fluoresceína é preso, e o meio circundante é periodicamente trocado de uma maneira pré-programada entre soluções tampão de pH alto e pH baixo. A intensidade da emissão de fluorescência do corante sensível ao pH flutua conforme o meio circundante muda, demonstrando a eficácia da troca de buffer na armadilha. Crédito:Adaptado com permissão 2013 American Chemical Society. Charles M. Schroeder, Universidade de Illinois
p "A armadilha microfluídica fornece um método fundamentalmente novo para a captura e análise de partículas únicas ou moléculas individuais, complementando as técnicas existentes, "Schroeder disse." Nossa nova tecnologia terá uso generalizado em campos interdisciplinares, como nanociência, Ciência de materiais, fluidos complexos, materiais macios, microbiologia, e biologia molecular. "
p Schroeder e Tanyeri disseram que agora têm a capacidade de capturar uma variedade de tamanhos de partículas.
p "Ao contrário dos métodos existentes, como armadilhas ópticas ou magnéticas convencionais, a armadilha microfluídica permitirá o aprisionamento de pequenas nanopartículas, menos de 30 nanômetros em solução livre, "Tanyeri disse.
p Com o controle posicional preciso de nanopartículas individuais em solução livre, cientistas serão capazes de explorar novas tecnologias, da engenharia molecular à montagem ascendente de nanoestruturas.
p "A montagem direcionada por fluido pode melhorar ainda mais a litografia existente, auto-montagem, e abordagens de padronização de superfície para a fabricação de materiais e dispositivos funcionais em nanoescala, "Tanyeri disse." Este é um avanço tecnológico fundamental que ajudará a resolver problemas em nanociência e engenharia que são inacessíveis aos métodos atuais, tais como montagem dirigida e padronização de materiais macios. "
