Mikrofliuidiikka

Mikrofliuidiikka on ala, jossa nesteitä käsitellään ja reititetään hyvin pienissä tilavuuksissa, tyypillisesti mikrolitroissa tai pienemmissä. Keskeisiä ilmiöitä ovat laminaarinen virtaus sekä kapillaarisuus ja pintajännitys, jotka määrittelevät nesteiden kulkua mikroskooppisissa kanavissa. Näiden ilmiöiden hyödyntäminen mahdollistaa nopean analytiikan, sekoituksen ja reaktiot pienessä tilassa sekä Lab-on-a-chip -ajattelun.

Materiaalit ja valmistus: Yleisimmät materiaalit ovat PDMS, lasi ja termoplastit. Mikrofliuidiikkaa rakennetaan usein soft lithography -menetelmillä PDMS:llä sekä fotolitografiasta valmistetulla lasi- tai keraamisella rakenteella. Lisäksi käytetään 3D-tulostusta sekä perinteisiä koneistus- ja laminaatio-tekniikoita kanavien ja toimilaitteiden tekemiseen.

Rakenne ja ohjaus: Laitteet sisältävät mikrokäyttöisiä kanavia, pienikokoisia venttiilejä ja pumppuja. Ohjauskeinoja ovat pneumaattiset sekä sähköiset ratkaisut. Pisara-pohjaisessa mikrofliuidiikassa nesteet jaetaan pieniksi pisaroiksi, kun taas digitaalinen mikrofliuidiikka siirtää nesteitä sähköisesti ilman pisaroita.

Sovellukset: Mikrofliuidiikkaa käytetään lääketieteellisessä diagnostiikassa ja point-of-care -testeissä, genomian ja proteomian analytiikassa, solututkimuksessa sekä kemiallisessa synteesissä ja drug discovery -ohjelmissa. Lisäksi se soveltuu ympäristönseurantaan ja teollisen prosessien ohjaukseen.

Haasteet ja tulevaisuus: Keskeisiä kehitysaiheita ovat standardointi, laitosten luotettavuus ja tuotantoketjujen skaalaaminen kaupallisiksi ratkaisuiksi, materiaalien bio- ja kemiallinen yhteensopivuus sekä järjestelmien integrointi sensorien ja automaation kanssa. Mikrofliuidiikan menestys perustuu monien toimintojen saumattomaan yhteensovittamiseen.