Microfluidics-technologie zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de point-of-care-geneeskunde door het mogelijk te maken goedkope, plastic 'microfluïdische chips' ter grootte van een wegwerpkaart die in staat zijn om een ​​reeks aandoeningen ter plaatse te diagnosticeren vanuit een druppel bloed. Een eenvoudige verbindingstechniek zou kunnen helpen om dit te realiseren.

Deze technologie is al jaren in ontwikkeling, maar werd gehinderd door de moeilijke en dure taak om de plastic delen van de chips te verbinden op een manier die de integriteit van de microkanalen behoudt die nodig zijn om diagnostische functies te bereiken.

Nu is er een bondingtechniek ontwikkeld die veel van de tekortkomingen van bestaande bondingmethoden overwint. Dit is ontwikkeld door onderzoekers van A*STAR's Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) in samenwerking met collega's van de Nanyang Technological University en de Seoul National University of Science and Technology.

"Een belangrijke uitdaging bij de commercialisering van microfluïdische apparaten is het verlagen van de productiekosten, " legt Gary Sum Huan Ng van het SIMTech-team uit. "Het hechtproces om de microkanalen af ​​te dichten is vaak het knelpunt bij de productie van microfluïdica."

Microfluïdische apparaten bestaan ​​in wezen uit microkanalen die in plastic zijn geëtst, die een monster van biovloeistof naar reservoirs van vloeistoffen of substraten leiden die actief zijn in de richting van een analyt die in het monster aanwezig kan zijn. Er worden veel methoden gebruikt om de verschillende onderdelen van een microfluïdisch apparaat aan elkaar te hechten, maar de meeste zijn traag en nauwgezet, massaproductie belemmeren. Ultrasoon lassen, die hoogfrequente trillingen toepast om een ​​las in vaste toestand te creëren, is veelbelovend voor het opschalen van de productie omdat het snel is, zorgt voor een sterke band, en maakt gebruik van compacte geautomatiseerde apparatuur. Echter, de kwaliteit van de bindingen geproduceerd door ultrasoon lassen is moeilijk te controleren vanwege overmatig smelten en het insluiten van luchtbellen.

De onderzoekers hebben aangetoond dat het sandwichen van een composietfilm tussen de twee te verlijmen kunststof delen zeer effectief is in het voorkomen van luchtbellen en smeltvloei tijdens ultrasoon lassen. De sleutel was om thermoplastische microsferen in de composietfilm op te nemen om het smelten te helpen beperken en beheersen.

"De thermoplastische microsferen, die zijn verspreid in een elastomeermatrix om de composietfilm te vormen, fungeren als micro-energieregisseurs die smelten en instorten wanneer de ultrasone energie wordt toegepast om de las te creëren, " zegt Ng. "De ultrasone geleiders worden tegengehouden door de elastomere matrix, die effectief ongecontroleerde smeltstroom voorkomt, evenals het ontstaan ​​van ingesloten luchtbellen. Deze methode kan het kritieke bindingsprobleem bij de massaproductie van microfluïdische apparaten overwinnen."