Mikrofluidisissa

Mikrofluidiikka on tutkimus- ja teknologia-ala, joka keskittyy nesteiden liikkeen, valvonnan ja reaktioiden tutkimukseen mikrometrin mittakaavassa. Mikrokanavat, -pitoisuudet ja mikro-reaktiolaitteet mahdollistavat pienet nestemäärät, nopean reagoinnin ja hyvän toistettavuuden. Virtaus mikroskooppisessa mittakaavassa on tavallisesti laminaarinen, mikä mahdollistaa ennustettavan virtausverkon hallinnan sekä tehokkaan kontrollin sekoituksessa ja erotteluissa.

Keskeisiä ilmiöitä ovat diffuusion ohjaama sekoittuminen, hydrodynamiikan rooli pienissä kanavissa sekä droplet- ja mikropohjaisten reaktioprosessien hallinta. Mikrofluidiikka käyttää erilaisia laitteistoja ja menetelmiä: mikrokanavat ja laboratorio-laitteet (lab-on-a-chip), ohjausmekanismeja kuten mikropumppuja, venttiilejä sekä sähköisiä menetelmiä (electrowetting on dielectric, EWOD; elektrokinetiikka).

Valmistustekniikat ja materiaalit: yleisimpiä materiaaleja ovat PDMS (polydimethylsiloksaani), lasi ja termoplastit. Tärkeä valmistusmenetelmä on soft lithography PDMS-kanavien muodostamiseksi, mutta käytetään myös muita mikrofabrikointi- ja yhdistelymenetelmiä.

Sovellukset: mikrofluidiikkaa hyödynnetään point-of-care -diagnostiikassa, laboratoriolaitteissa (lab-on-a-chip), bioanalytiikassa sekä kemian ja biotieteiden tutkimuksessa. Droplet-mikrofluidiikka mahdollistaa pienissä tilavuuksissa tapahtuvan nopean ja kontrolloidun reagointi- ja analyysiryhmien käsittelyn, mikä soveltuu single-cell analyysiin, genomiikan ja proteomiikan tutkimukseen sekä korkeaintensiteettiseen näytekäsittelyyn.

Haasteet ja tulevaisuus: standardointi, biokompatibiliteetti, materiaalivalinnat ja valmistuskustannukset sekä järjestelmien luotettavuus ovat edelleen kehityksen keskiössä. Tulevaisuudessa mikrofluidiikka etenee kohti integroidumpia, automatisoituja ja kestävämpiä järjestelmiä, joita voidaan laajasti soveltaa terveydenhuoltoon ja teollisuuteen.