mikroflödesplattformar

Mikroflödesplattformar är system som möjliggör kontroll och manipulation av mycket små vätskeflöden, vanligen i volymer från nanoliter till mikroliter. De består av nätverk av mikroskopiska kanaler, reservoarer och styrkomponenter såsom ventiler, pumpar och ytbundna funktioner, ofta integrerade med sensorer och elektronik för detektion och styrning. Mikroflödesplattformar används för kemiska och biomedicinska analyser i små volymer och fungerar ofta som lab-on-a-chip.

Design och funktion kännetecknas av laminärströmning vid små Reynolds-tal, vilket möjliggör precis blandning och separation genom kanalgeometrier och kontrollerade gränsytor. Typiska modaliteter inkluderar droplet-mikrofluidik, där små droppar fungerar som enskilda reaktorkamrar, och digital mikrofluidik, som flyttar droppar med elektrisk potential på en elektrodmatris. Plattformarna kan vara integrerade med sensorer och uppkoppling till datorer för automation och analys.

Materialval varierar, men PDMS genom soft lithography är vanligt i forskning, medan glas, silikon och termoplastiska material som PMMA, COP/PC och COC används i kommersiella produkter. Tillverkningsmetoder innefattar mjuklitografi, fotolitografi, injektionsformning och bindning av olika substrat. Ytbehandlingar och ytförändringar används för att kontrollera vätskans adhesion och tvärbindningar.

Vanliga tillämpningar omfattar lab-on-a-chip för diagnostik, point-of-care tester, läkemedelsupptäckt, molekylärbiologi och cellanalys, inklusive single-cell analys och PCR-analys. Inom kemi och miljö används mikroflödesplattformar för snabb analytik och hög genomströmning i screening och kvalitetskontroll.

Fördelar med mikroflödesplattformar inkluderar minskat användande av reagenser och prover, snabbare analys, ökad automatisering och möjligheten att integrera flera steg i ett enda enhet. Begränsningar inkluderar materialkompatibilitet, risk för bubblor och ytförändringar, fouling och utmaningar med standardisering, skalning och kostnader för produktion. Framtiden pekar mot ökad standardisering, bättre materialval, fler PoC-lösningar och bättre integration med elektronik och dataanalys.