Mettre un obstacle sur le chemin pour permettre aux particules de s’écouler plus efficacement


sur-le-chemin-pour-permettre-aux-particules.jpg" alt="Stellen Sie ein Hindernis in den Weg, damit Partikel effizienter fließen können" title="Tangs Labor zeigte, wie es möglich war, mikrofluidische Experimente weitaus effizienter zu gestalten. Gutschrift: Unsplash / Yingchih « width = » 800 « height = » 376 « />

Le laboratoire de Tang a montré comment il était possible de rendre les expériences microfluidiques beaucoup plus efficaces. Crédit photo: Unsplash / Yingchih

Les scientifiques ont mené des expériences en agitant des agents biologiques et chimiques dans des tubes à essai.

Aujourd’hui, ils automatisent la recherche à l’aide de puces microfluidiques de la taille d’un timbre-poste. Dans ces minuscules appareils, des millions de particules microscopiques sont capturées dans des gouttelettes d’eau, chaque gouttelette servant de «tube à essai» pour une seule expérience. La puce guide ces nombreuses gouttelettes une par une à travers un canal dans lequel un laser scanne chaque gouttelette qui passe pour enregistrer des milliers de résultats expérimentaux par seconde.

Ces puces sont utilisées, par exemple, pour tester de nouveaux antibiotiques, cribler des composés médicamenteux, séquencer l’ADN et l’ARN de cellules individuelles et, par d’autres moyens, accélérer la découverte scientifique.

Le problème, cependant, est que les gouttelettes qui courent vers l’extrémité étroite de l’entonnoir peuvent se boucher et se heurter et se désintégrer de manière à polluer les expériences, tout comme briser des tubes à essai dans l’ancien temps. «C’est un problème de circulation, comme plusieurs voies de voitures essayant de se faufiler à travers un péage», a déclaré Sindy Tang, professeur agrégé de génie mécanique à la Stanford School of Engineering.

Son laboratoire a récemment démontré comment il est possible de rendre les expériences microfluidiques beaucoup plus efficaces en plaçant de minuscules «ronds-points» près de l’entonnoir qui provoquent l’orientation des gouttelettes de manière ordonnée afin qu’elles soient avec beaucoup moins de collisions et puissent zoomer sur le système. .






Crédit photo: Université de Stanford

Dans un article publié dans Procédure de l’Académie nationale des sciences Elle et son équipe, dirigées par l’ancienne étudiante diplômée de Stanford Engineering, Alison Bick, ont découvert que les éclats de gouttelettes dans le système de rond- étaient mille fois moins probables que les puces microfluidiques actuelles sujettes aux surcharges. Les chercheurs ont découvert que l’emplacement du public était la variable clé. Les cercles trop éloignés de la sortie de l’entonnoir n’affectent pas la séparation. Les cercles de circulation trop proches de la sortie finissent par provoquer plus d ‘«accidents», de collisions et de ruptures.

« Il y a un point idéal dans le placement des obstacles qui minimise la réduction de la rupture des gouttelettes et des collisions », a déclaré Tang. L’utilisation de ronds-points correctement disposés pourrait entraîner une augmentation de 300% de l’efficacité expérimentale.

La technologie pourrait conduire à un dépistage plus rapide des médicaments, ainsi qu’à de nombreux autres avantages. Cela pourrait être utile dans l’impression 3D, par exemple, car certaines imprimantes 3D fonctionnent de la même manière: elles poussent des gouttes de plastique ou autre matériau à base d’émulsion à travers une buse fine à grande vitesse pour construire des structures pièce par pièce et couche par couche. . Dans cette application, un système de réduction de la fréquence des collisions pourrait assurer que des gouttes de taille uniforme émergent de la buse pour former correctement la structure.

« Cette découverte a des applications au-delà de la recherche à d’autres systèmes qui impliquent des interactions entre de nombreux corps de taille similaire, des agrégations de cellules biologiques aux foules », a déclaré Tang.


Les chercheurs trouvent de l’ordre dans un processus qui était auparavant supposé aléatoire


Plus d’information:
Alison D. Bick et coll. Le placement stratégique d’un obstacle supprime la rupture des gouttelettes dans l’écoulement de l’entonnoir d’un cristal mou microfluidique. Procédure de l’Académie nationale des sciences (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2017822118

Fourni par l’Université de Stanford

Citation: Pour assurer un flux de particules plus efficace, mettez un obstacle sur le chemin (2021, 14 mai) publié le 14 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-particles-efficly-obstacle. Html a été récupéré

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