Global, controlada por evaporação, Dispositivo micro / nanofluídico (GECMN) para controle de transporte de pequenas moléculas. a) Ilustração esquemática do GECMN consistindo em dois microcanais conectados ao nanoslit. b) O transporte de massa difusiva de pequenas moléculas em direção ao canal de drenagem é proibido pelo fluxo advectivo impulsionado pela evaporação do dreno em direção ao centro do nanoslit, fazendo com que as pequenas moléculas se acumulem no nanoslit desidratado. c) Transporte de pequenas moléculas acumuladas em direção ao canal de drenagem devido à difusão para o nanoslit hidratado. Crédito:Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan
Os chips microfluídicos são uma grande promessa para aplicações incomparáveis na detecção de patógenos e diagnóstico de câncer. Esses dispositivos muitas vezes requerem filmes finos em nanoescala para a filtragem de amostras líquidas, bem como dispositivos de energia ou estímulos químicos que controlam sua direção de fluxo. Contudo, muitos desafios ainda permanecem com a maioria dos mecanismos precedentes, incluindo processos de fabricação complicados, limitações de materiais, e danos indesejados nas amostras.
Uma equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Taesung Kim no Departamento de Engenharia Mecânica da UNIST apresentou o controle de transporte conduzido por evaporação de pequenas moléculas em nano-fendas permeáveis a gás e de baixa proporção de aspecto, em que ambos os transportes de massa difusiva e advectiva de solutos são afetados pela evaporação de solvente através das paredes nanoslit.
Ao contrário do método existente, a nova técnica tem chamado a atenção considerável como uma tecnologia de núcleo multifuncional que permite o controle ativo e versátil de pequenas moléculas, como válvulas, concentrando-se, bombeando, e capacidades de filtragem em um chip, sem danificar amostras.
Neste estudo, a equipe de pesquisa caracterizou experimentalmente o efeito do fluxo de evaporação no transporte de massa de pequenas moléculas em vários dispositivos micro / nanofluídicos integrados com nanoslit. Suas descobertas mostraram que o transporte de pequenas moléculas ao longo do nanoslit era amplamente governado pelo fluxo de evaporação e pelo comprimento do nanoslit. Eles também realizaram simulações numéricas para apoiar teoricamente os resultados experimentais com o modelo de advecção e difusão, permitindo assim a descrição do transporte com o coeficiente de difusão não dimensionalizado e o fluxo de evaporação.
Local, controlada por evaporação, dispositivo micro / nanofluídico (LECMN), permitindo o bloqueio de transporte de molécula endereçável em um dispositivo micro / nanofluídico. Crédito:UNIST
Eles demonstraram ainda que o controle de transporte orientado por evaporação em dispositivos micro / nanofluídicos baseados em nanoslit pode ser usado como uma válvula-molécula, concentrador, bombear, e filtro, mostrando notável potencial para uma variedade de aplicações em micro / nanofluidos.
Os pesquisadores também empregaram sua fotolitografia assistida por craqueamento anterior para fabricar um global, controlada por evaporação, dispositivo micro / nanofluídico (GECMN) integrado com um gás permeável, Nanoslit baseado em PDMS, que permitia o transporte difusivo de massa, mas suprimia o fluxo acionado por pressão por meio de alta resistência hidráulica.
Suas descobertas foram publicadas na versão online do Nature Communications em 26 de fevereiro, 2021. Este estudo foi apoiado por uma bolsa da National Research Foundation of Korea (NRF), financiado pelo Ministério da Ciência e TIC da Coréia (MSIT).
