Gli scienziati utilizzano dispositivi microfluidici acustici per separare e ordinare i componenti nei fluidi, come globuli rossi e bianchi, piastrine e cellule tumorali nel sangue, per comprendere meglio le malattie o per sviluppare nuove cure. Però, le tecnologie sviluppate nei laboratori di ricerca spesso mancano delle prestazioni costanti necessarie per l'uso in contesti clinici e industriali.

Un team di ricercatori della Washington University di St. Louis sta capovolgendo la pratica standard dell'utilizzo di strumenti microfluidici per la scoperta scientifica utilizzando un organismo vivente per la misurazione e il monitoraggio in tempo reale delle prestazioni dei dispositivi microfluidici acustici.

J. Mark Meacham, assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali presso la McKelvey School of Engineering, usato Chlamydomonas reinhardtii, un'alga verde unicellulare che nuota con due ciglia, o strutture a forma di frusta, per testare l'efficacia dei dispositivi a onde acustiche di massa creati nel suo laboratorio. Questi dispositivi utilizzano materiali piezoelettrici per tradurre un segnale elettrico in vibrazioni meccaniche, che quindi generano onde stazionarie ultrasoniche nel canale pieno di liquido di un dispositivo.

Meacham e Minji Kim, un dottorando nel suo laboratorio, progettare questi dispositivi per operare a più frequenze di risonanza per generare forti onde acustiche con il massimo trasferimento di energia. Un funzionamento efficiente è fondamentale perché i dispositivi inefficienti generano calore che può uccidere le cellule biologiche.

È il primo lavoro segnalato per fornire questa funzionalità in tempo reale e per una varietà di geometrie del dispositivo. I risultati del lavoro sono pubblicati in Laboratorio su un chip 9 febbraio 2021, e sono presenti sulla quarta di copertina del giornale cartaceo.

"L'obiettivo di questo lavoro è utilizzare queste cellule per caratterizzare il campo acustico, per trovare risonanze e valutare l'intensità del campo, ed eventualmente per calibrare le prestazioni del dispositivo utilizzando le celle come strumento di misurazione, " Ha detto Meacham. "Sappiamo quanta energia viene immessa. Le cellule ci danno un modo per valutare quanta di quella potenza è utile".