Onderzoekers van de Griffith University hebben een probleem opgelost waarmee microreactoren ter grootte van druppeltjes te kampen hebben, wat de levensvatbaarheid van toepassingen als medicijnafgifte en afvalbeheer zou kunnen verbeteren. Gepubliceerd in Applied Physics Letters , de techniek die het team heeft ontwikkeld, maakt gebruik van condensatie om de vloeibare knikkers die eerder door verdamping instortten, niet-invasief te vullen.

"Vloeibare knikkers zijn druppeltjes oplossing die we in een dunne laag microdeeltjes wikkelen die kunnen worden gebruikt voor een aantal biologische, chemische en biochemische toepassingen", zegt co-auteur professor Nam-Trung Nguyen van het Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"Vloeibare knikkers worden gebruikt als microreactoren voor verschillende chemische, biochemische en biologische doeleinden, zoals het kweken van cellen en toepassingen zoals de gewone PCR, een DNA-amplificatietechniek die wordt gebruikt om COVID-19 te detecteren.

"Het gebruik van vloeibare knikkers voor deze doeleinden vermindert de benodigde hoeveelheid reactanten en plastic verbruiksartikelen aanzienlijk."

Om de knikkers te maken, wordt een druppel van de reactieoplossing over een poederbed van hydrofobe (waterbestendige) deeltjes of oleofobe (oliebestendige) deeltjes gerold, zodat ze een barrière rond de druppel vormen die de inhoud isoleert van de omgeving.

Eenmaal gevormd, hebben vloeibare knikkers echter een groot probleem:verdamping.

"De deeltjeslaag die zich rond de druppel vormt, kan vloeistof bevatten die in volume varieert van enkele nanoliters tot enkele microliters", zegt hoofdauteur Dr. Kamalalayam Rajan Sreejith van het Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"De poedercoating rond de druppel is poreus, waardoor vloeistof langzaam door kan verdampen. Hierdoor kan vloeistof verdwijnen, vooral als de buitentemperatuur hoger is of constant wisselt tussen hoge en lage temperaturen, zoals gebeurt bij PCR-reacties.

"Dit proces zorgt ervoor dat het vloeibare marmer zijn volume verliest en uiteindelijk knikt en instort."

Eerdere oplossingen voor dit probleem waren het invasief bijvullen van de verloren vloeistof met behulp van spuitpompen en vereisten zeer moeilijke technieken zoals stroommeting en nauwkeurige stroomregeling.

"Om deze problemen te voorkomen, hebben we een eenvoudige en niet-invasieve methode ontwikkeld voor het bijvullen van vloeibare knikkers," zei professor Nguyen.

"Het proces dat we hebben ontwikkeld, is gebaseerd op condensatie, vergelijkbaar met de manier waarop dauw zich vormt aan de zijkant van je colablikje. Als de vochtigheid en temperatuur goed zijn, condenseert water in de lucht op het blik om waterdruppels te vormen.

"We bootsen dit proces na om het vloeibare marmer opnieuw te vullen door de externe conditie rond het marmer te ontwerpen om water in de lucht buiten aan te moedigen op het marmer te condenseren zoals het cokesblik doet en vervolgens wordt verzameld in de poreuze coating, waardoor het vloeibare marmer kan opnieuw vullen en knikken of bezwijken voorkomen."

Dit huidige hervulproces werd gedemonstreerd in een speciaal ontworpen omgeving, maar de onderzoekers hopen het te optimaliseren voor praktisch gebruik in verschillende microfluïdische toepassingen. + Verder verkennen

De merkwaardige taak om vloeibare knikkers te zien drogen