Microfluïdica en learning-on-a-chip-onderzoek - waarbij kleine hoeveelheden vloeistoffen worden gemanipuleerd om geminiaturiseerde experimenten in de natuurkunde uit te voeren, scheikunde, biologie en geneeskunde zijn een vruchtbaar onderzoeksgebied. Maar, tot dusver, er zijn niet veel gepubliceerde voorbeelden van hoe het op een gemakkelijk te begrijpen manier aan studenten kan worden onderwezen of hoe de talrijke belangrijke vorderingen binnen het vakgebied op een herkenbare manier aan het publiek kunnen worden gecommuniceerd.

Dit behandelen, in het journaal Biomicrofluïdica , een groep onderzoekers presenteert een overzicht van gepubliceerde literatuur over microfluïdica-educatie en biedt methoden en suggesties voor iedereen die zijn eigen microfluidica-leringen en -bereik wil verbeteren.

"Wetenschapseducatie en outreach zijn momenteel beide populair, en publieksbereik wordt ook steeds belangrijker, omdat belastingen een aanzienlijke hoeveelheid onderzoek financieren, " zei Nicole Pamme, aan de Universiteit van Hull. "Het publiek bewust maken van wetenschappelijke vooruitgang is belangrijk voor een goede beleidsvorming binnen democratische samenlevingen."

Microfluïdica is een term die een breed scala aan hulpmiddelen omvat die worden gebruikt om extreem kleine hoeveelheden vloeistoffen te manipuleren, variërend van attoliters (een triljoenste van een liter) tot microliters (een microliter is een miljoenste van een liter; een blikje cola, bijvoorbeeld, is 355, 000 microliter in volume). Deze technologie is handig, omdat het wetenschappers in staat stelt experimenten te miniaturiseren, waardoor een lager verbruik van chemicaliën en reagentia mogelijk is, kleinere monstervolumes, en kleiner, meer draagbare instrumenten.

"Veel experimenten kunnen sneller of efficiënter worden uitgevoerd en met nauwkeurige controle van lokale omstandigheden, wat onmogelijk is in grote petrischalen of reactievaten, " zei Darius Rackus, een co-auteur bij ETH Zürich. "Een van de doelen van microfluïdica is om de geschiedenis en vooruitgang van de computerwetenschap te weerspiegelen door van speciale kamers en faciliteiten voor computers te gaan naar geminiaturiseerde, handcomputers die overal kunnen worden gebruikt voor de chemische en life sciences."

Het meest voorkomende formaat voor microfluïdica is microkanalen, die in wezen kleine leidingsystemen zijn met een breedte of hoogte van ten minste 1 tot 10 micrometer. Op deze lengteschaal de vloeistoffen hebben een laag Reynoldsgetal (de verhouding tussen traagheids- en viskeuze krachten), wat betekent dat ze laminaire stroming vertonen (in tegenstelling tot turbulente stroming).

"Een implicatie hiervan is dat vloeistoffen die samenvloeien niet vermengen, maar doorgaan in de richting van de stroom, " zei Rackus. "Dit is een nuttig fenomeen waar veel onderzoekers gebruik van maken om de plaatsing van vloeistoffen en deeltjes in een microfluïdisch apparaat nauwkeurig te regelen."

In de recensie van de groep, ze stelden vast dat de meeste voorbeelden van het opnemen van microfluïdica met lesgeven of outreach grofweg in twee categorieën worden verdeeld:lesgeven over microfluïdica of lesgeven met microfluidica. Veel voorbeelden van lesgeven over microfluïdische systemen zijn gericht op de fysica en engineering van microfluïdische systemen.

"Dit kunnen demonstraties zijn die concepten uitleggen, zoals stromingsgedrag of ontwerpprojecten, waar studenten een microfluïdisch apparaat maken om een ​​bepaald probleem op te lossen, " zei Pamme. "In het geval van lesgeven met microfluidica, vonden we voorbeelden waarin microfluïdica meer werd gebruikt als een middel om fysieke, chemische of biologische verschijnselen."

De groep hoopt dat meer blootstelling van studenten aan microfluïdica de interesse in het multidisciplinaire veld van microfluïdica zal vergroten, en uiteindelijk leiden tot meer onderzoekers in het veld.

"We hopen dat onze paper docenten zal toerusten om microfluïdica op te nemen in hun curricula - zowel op speelse als serieuze manieren - en om ideeën te delen over hoe burgers betrokken kunnen worden bij ontwikkelingen op het gebied van geneeskunde en klinische diagnostiek, milieu-analyse, chemische synthese, die allemaal worden ondersteund door concepten van techniek en natuurkunde, " zei co-auteur Ingmar Rieldel-Kruse, aan de Stanford-universiteit. "Gezien de beperkte rapporten in de literatuur, we willen het delen van ideeën en activiteiten voor het onderwijzen van microfluïdica, zowel formeel als informeel, aanmoedigen."