FIGURA. 1. (a) Il concetto di ricarica del marmo liquido. (b) Schema di configurazione sperimentale. (c) Vista esplosa della camera di reazione. Credito:DOI:10.1063/5.0074887
I ricercatori della Griffith University hanno risolto un problema che affligge i microreattori delle dimensioni di una gocciolina che potrebbero migliorare la fattibilità di applicazioni come la somministrazione di farmaci e la gestione dei rifiuti. Pubblicato in Lettere di Fisica Applicata , la tecnica sviluppata dal team utilizza la condensazione per riempire in modo non invasivo le biglie liquide che in precedenza collassano a causa dell'evaporazione.
"I marmi liquidi sono goccioline di soluzione che avvolgiamo in un sottile strato di microparticelle che possono essere utilizzate per una serie di applicazioni biologiche, chimiche e biochimiche", ha affermato il coautore, il professor Nam-Trung Nguyen del Queensland Micro and Nanotechnology Center.
"I marmi liquidi sono usati come microreattori per ospitare vari scopi chimici, biochimici e biologici come la crescita di cellule e applicazioni come la PCR comune, una tecnica di amplificazione del DNA utilizzata per rilevare il COVID-19.
"L'utilizzo di biglie liquide per questi scopi riduce significativamente la quantità di reagenti e materiali di consumo in plastica necessari."
Per creare le biglie una goccia della soluzione di reazione viene fatta rotolare su un letto di polvere di particelle idrofobiche (resistenti all'acqua) o oleofobiche (resistenti all'olio), in modo da creare una barriera attorno alla goccia che isola il suo contenuto dall'ambiente circostante.
Una volta formate, però, le biglie liquide devono affrontare un grosso problema:l'evaporazione.
"Il rivestimento di particelle che si forma attorno alla gocciolina può contenere liquido il cui volume varia da pochi nanolitri a pochi microlitri", ha affermato l'autore principale, il dott. Kamalalayam Rajan Sreejith del Queensland Micro and Nanotechnology Center.
"Il rivestimento in polvere attorno alla goccia è poroso, il che significa che il liquido può evaporare lentamente. A causa di questo liquido straordinario può scomparire, in particolare quando la temperatura esterna è più alta o oscilla costantemente tra alte e basse temperature, come accade nelle reazioni PCR.
"Questo processo fa sì che il marmo liquido perda il suo volume e alla fine si deformi e collassi."
Le soluzioni passate a questo problema consistevano nel riempire in modo invasivo il liquido perso utilizzando pompe a siringa e richiedevano tecniche molto difficili come il rilevamento del flusso e il controllo del flusso preciso.
"Per evitare queste difficoltà, abbiamo sviluppato un metodo semplice e non invasivo per riempire le biglie liquide", ha affermato il professor Nguyen.
"Il processo che abbiamo sviluppato si basa sulla condensa, in modo simile al modo in cui si forma la rugiada sul lato della lattina di coca cola. Quando l'umidità e la temperatura sono giuste, l'acqua nell'aria si condensa sulla lattina per formare goccioline d'acqua.
"Imitiamo questo processo per riempire il marmo liquido ingegnerizzando la condizione esterna attorno al marmo per incoraggiare l'acqua nell'aria esterna a condensare sul marmo come fa la lattina di coca cola e successivamente viene raccolta all'interno del rivestimento poroso, consentendo al marmo liquido di ricaricare e prevenire l'instabilità o il collasso."
Questo attuale processo di ricarica è stato dimostrato in un ambiente appositamente progettato, ma i ricercatori sperano di ottimizzarlo per l'uso pratico in varie applicazioni di microfluidica. + Esplora ulteriormente
