La tecnologia della microfluidica potrebbe rivoluzionare la medicina point-of-care rendendo possibile la fabbricazione di prodotti economici, "chip microfluidici" di plastica monouso delle dimensioni di una carta in grado di diagnosticare una serie di condizioni sul posto da una goccia di sangue. Una semplice tecnica di incollaggio potrebbe aiutare a renderlo realtà.

Questa tecnologia è in fase di sviluppo da molti anni, ma è stato ostacolato dal difficile e costoso compito di incollare le parti in plastica dei chip in modo da preservare l'integrità dei microcanali necessari per ottenere le funzioni diagnostiche.

Ora una tecnica di incollaggio che supera molte delle carenze dei metodi di incollaggio esistenti è stata sviluppata dai ricercatori del Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) di A*STAR in collaborazione con i colleghi della Nanyang Technological University e della Seoul National University of Science and Technology.

"Una sfida chiave nella commercializzazione di dispositivi microfluidici è ridurre i costi di produzione, " spiega Gary Sum Huan Ng del team SIMTech. "Il processo di incollaggio per sigillare i microcanali è spesso il collo di bottiglia nella produzione di microfluidica".

I dispositivi microfluidici sono essenzialmente costituiti da microcanali incisi nella plastica, che indirizzano un campione di biofluido a serbatoi di fluidi o substrati attivi verso un analita eventualmente presente nel campione. Molti metodi sono usati per legare insieme le varie parti di un dispositivo microfluidico, ma la maggior parte sono lenti e scrupolosi, ostacolando la produzione di massa. Saldatura ad ultrasuoni, che applica vibrazioni ad alta frequenza per creare una saldatura allo stato solido, promette di aumentare la produzione perché è veloce, produce un forte legame, e utilizza apparecchiature automatizzate compatte. Però, la qualità dei legami prodotti dalla saldatura ad ultrasuoni è difficile da controllare a causa dell'eccessiva fusione e dell'intrappolamento di bolle d'aria.

I ricercatori hanno dimostrato che l'inserimento di un film composito tra le due parti in plastica da incollare è molto efficace nell'impedire bolle d'aria e flusso di fusione durante la saldatura a ultrasuoni. La chiave era incorporare microsfere termoplastiche nel film composito per aiutare a confinare e controllare la fusione.

"Le microsfere termoplastiche, che sono sparsi all'interno di una matrice elastomerica per formare il film composito, agiscono come direttori di micro energia che si sciolgono e collassano quando l'energia ultrasonica viene applicata per creare la saldatura, " dice Ng. "I direttori ultrasonici sono trattenuti dalla matrice elastomerica, che previene efficacemente il flusso di fusione incontrollato e la generazione di bolle d'aria intrappolate. Questo metodo può superare il problema critico del legame nella produzione di massa di dispositivi microfluidici".