Mikrofluidiikan

Mikrofluidiikka on tekniikan ja biotieteen ala, joka tutkii nesteiden hallittua käsittelyä mikroskooppisilla mittakaavoilla. Kanavien ja säiliöiden pienet geometriset muodot mahdollistavat kemiallisten reaktioiden, analytiikan ja biologisten toimenpiteiden suorittamisen pienissä tilavuuksissa. Tällaisissa olosuhteissa vallitsee usein laminaarinen virtaus ja kapillaarivoimien hallitsema käyttäytyminen, ja Reynolds-luku on hyvin pieni.

Mikrofluidiikka hyödyntää mikrofabriikkaa kuten litografiaa ja soft lithographyä PDMS:llä; kanavien geometria ja pintojen ominaisuudet määrittelevät virtausta. Materiaalit kuten PDMS, lasi ja erilaiset muovit (PMMA, polypropeeni) sekä 3D-tulostus mahdollistavat laitteiden valmistuksen. Droplet- ja digitaalinen mikrofluidiikka mahdollistavat kapeiden nestemäisten tilojen käsittelyn, jakamisen ja reaktioiden nopean suorittamisen.

Sovellukset kattavat diagnostiikan ja kliiniset kokeet, point-of-care -testauksen, PCR- ja genomianalyysin sekä single-cell -analyysin. Organ-on-a-chip -laitteet simuloi elimistön fysiologiaa. Droplet- ja digitaalinen mikrofluidiikka mahdollistavat korkeatuottoisen analytiikan ja reaktioiden automatisoinnin. Laitteet integroidaan usein sensoroinnin sekä sähköisten tai optisten mittausmenetelmien kanssa.

Haasteet liittyvät kustannuksiin, valmistuksen standardointiin ja toistettavuuteen, biokemiallista yhteensopivuutta sekä tukkeutumisen estävien pintojen ja kanavien designiin. Lämpötilan, paineen ja sekoituksen hallinta sekä regulaatiovaikutukset vaativat jatkuvaa kehitystä. Mikrofluidiikka vaikuttaa nopeasti laboratorioiden, diagnostiikan ja tutkimuksen tulevaisuuteen.