Wetenschappers gebruiken akoestische microfluïdische apparaten om componenten in vloeistoffen te scheiden en te sorteren. zoals rode en witte bloedcellen, bloedplaatjes en tumorcellen in het bloed, ziekten beter te begrijpen of nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Echter, technologieën die in onderzoekslaboratoria zijn ontwikkeld, missen vaak de consistente prestaties die nodig zijn voor gebruik in klinische en industriële omgevingen.

Een team van onderzoekers van de Washington University in St. Louis zet de standaardpraktijk van het gebruik van microfluïdische hulpmiddelen voor wetenschappelijke ontdekking op zijn kop door een levend organisme te gebruiken voor realtime meting en monitoring van de prestaties van akoestische microfluïdische apparaten.

J. Mark Meacham, universitair docent werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de McKelvey School of Engineering, gebruikte Chlamydomonas reinhardtii, een eencellige groene alg die met twee trilhaartjes zwemt, of zweepachtige structuren, om de werkzaamheid te testen van bulk-akoestische golfapparaten die in zijn laboratorium zijn gemaakt. Deze apparaten gebruiken piëzo-elektrische materialen om een ​​elektrisch signaal om te zetten in mechanische trillingen, die vervolgens ultrasone staande golven genereren in het met vloeistof gevulde kanaal van een apparaat.

Meacham en Minji Kim, een doctoraatsstudent in zijn lab, ontwerp deze apparaten om te werken op meerdere resonantiefrequenties om sterke akoestische golven te genereren met maximale energieoverdracht. Een efficiënte werking is van cruciaal belang omdat inefficiënte apparaten warmte genereren die biologische cellen kan doden.

Het is het eerste gerapporteerde werk om deze functionaliteit in realtime en voor verschillende apparaatgeometrieën te bieden. De resultaten van het werk zijn gepubliceerd in Lab op een chip 9 februari 2021, en staan ​​op de achterkant van het gedrukte tijdschrift.

"Het doel van dit werk is om deze cellen te gebruiken om het akoestische veld te karakteriseren, resonanties te vinden en veldsterkte te beoordelen, en uiteindelijk om de apparaatprestaties te kalibreren met behulp van de cellen als ons meetinstrument, "Zei Meacham. "We weten hoeveel stroom erin wordt gestopt. De cellen geven ons een manier om te evalueren hoeveel van die stroom nuttig is."