mikrofluidiikassa

Mikrofluidiikka on nesteiden liikkeen ja reaktioiden hallintaan liittyvä ala, joka tutkii ja soveltaa mikrometrien mittakaavan fluidivirtauksia. Mikrokanavien ja muiden mikroskooppisten rakenteiden avulla voidaan ohjata pienissä tilavuuksissa tapahtuvaa virtausta, sekoittumista, reaktioita ja näytteiden kuljetusta. Alalla korostuvat tarkka annostelu, nopea reagointi ja pienen otoksen etuja.

Virtaus mikrofluidiikassa on tyypillisesti laminaarinen, jolloin Reynolds-luku on erittäin pieni. Tämän seurauksena nesteiden sekoittuminen tapahtuu pääasiassa diffuusion kautta sekä pintojen ominaisuuksien vaikutuksesta. Kaksivaiheisissa järjestelmissä käytetään sekä jatkuvavirta- että droplet-pohjaisia ratkaisuja; droplet-mikrofluidiikassa neste jaetaan pieniksi tipuiksi, joita voidaan yksittäin seurata ja käsitellä.

Valmistus ja materiaalit: Mikrofluidiset laitteet valmistetaan usein soft lithography -menetelmillä PDMS:n avulla lasi- tai muovialustojen päälle, sekä käytetään myös termoplastisia materiaaleja (esim. PMMA, polykarbonaatti). 3D-tulostus ja muut nopean prototypoinnin tekniikat yleistyvät. Pintojen käsittelyt parantavat biokompatibiliteettia ja kontrolloivat nestepintojen käyttäytymistä.

Sovellukset: Mikrofluidiikka mahdollistaa laboratorio-on-chip -ratkaisut, point-of-care -diagnostiikan, yksittäisoluanalyysit, korkeakapasiteettisen näytteenvalinnan ja mikroreaktoreissa tapahtuvat kemialliset reaktiot. Sitä käytetään biologiassa, kemianteollisuudessa sekä ympäristövalvonnassa, tarjoten pienet tilavuudet, nopean analyysin ja integroidut mittausmenetelmät.

Haasteet ja kehitys: standardointi, toistettavuus ja laitteiden massatuotantokyky sekä materiaalien ominaisuudet vaikuttavat käyttöönottoon. Lisäksi laitteiden integrointi havaintojärjestelmiin sekä sääntely- ja turvallisuuskysymykset muovaavat alan kehitystä.