Trænger undervisning og kommunikation om mikrofluidiske fremskridt til forbedring?

Mikrofluidik og læring-på-en-chip-forskning - der involverer manipulation af små mængder væske til at køre miniaturiserede eksperimenter i fysik, kemi, biologi og medicin - er et produktivt forskningsfelt. Men, indtil nu, der er ikke mange offentliggjorte eksempler på, hvordan man underviser det på en letforståelig måde til studerende, eller hvordan man kommunikerer de talrige betydelige fremskridt inden for feltet til et offentligt publikum på en relateret måde.

For at løse dette, i journalen Biomikrofluidik , en gruppe forskere præsenterer en gennemgang af publiceret litteratur om mikrofluidikundervisning og giver metoder og forslag til alle, der ønsker at forbedre deres egen mikrofluidiklære og -opsøgende.

"Videnskabsundervisning og outreach er begge populære lige nu, og offentlig udbredelse er også stadig vigtigere, fordi skatter finansierer en betydelig mængde forskning, " sagde Nicole Pamme, ved University of Hull. "Offentlig bevidsthed om videnskabelige fremskridt er vigtig for god politikudformning i demokratiske samfund."

Mikrofluidik er et begreb, der omfatter en bred vifte af værktøjer, der bruges til at manipulere ekstremt små mængder væsker, lige fra attoliter (en kvintilliontedel af en liter) til mikroliter (en mikroliter er en milliontedel af en liter; en dåse cola, for eksempel, er 355, 000 mikroliter i volumen). Denne teknologi er nyttig, fordi det giver videnskabsfolk mulighed for at miniaturisere eksperimenter, som muliggør lavere forbrug af kemikalier og reagenser, mindre prøvevolumener, og mindre, mere bærbar instrumentering.

"Mange eksperimenter kan udføres hurtigere eller mere effektivt og med præcis kontrol af lokale forhold, hvilket er umuligt at opnå i store petriskåle eller reaktionsbeholdere, " sagde Darius Rackus, medforfatter ved ETH Zürich. "Et af målene med mikrofluidik er at spejle datalogiens historie og fremskridt ved at gå fra dedikerede rum og faciliteter til computere til miniaturiserede, håndholdte computere, der kan bruges overalt til kemi og biovidenskab."

Det mest almindelige mikrofluidiske format er mikrokanaler, som i det væsentlige er små VVS-systemer med en bredde eller højde på mindst 1 til 10 mikrometer. På denne længdeskala, væskerne har et lavt Reynolds-tal (forholdet mellem inerti og viskøse kræfter), hvilket betyder, at de udviser laminar flow (i modsætning til turbulent flow).

"En implikation af dette er, at væsker, der flyder sammen, ikke blandes, men snarere fortsætter i strømningsretningen, " sagde Rackus. "Dette er et nyttigt fænomen, som mange forskere udnytter til præcist at kontrollere placeringen af ​​væsker og partikler i en mikrofluidisk enhed."

I gruppens anmeldelse, de fastslog, at de fleste eksempler på at inkludere mikrofluidik med undervisning eller outreach er bredt opdelt i to kategorier:undervisning om mikrofluidik eller undervisning med mikrofluidik. Mange eksempler på undervisning i mikrofluidik fokuserer på fysik og konstruktion af mikrofluidiske systemer.

"Dette kunne være demonstrationer, der forklarer begreber, såsom flowadfærd eller designprojekter, hvor eleverne opretter en mikrofluidisk enhed til at løse et bestemt problem, " sagde Pamme. "I tilfælde af undervisning med mikrofluidik, vi fandt eksempler, hvor mikrofluidik blev brugt mere som et middel til at afslutte studier af fysisk, kemiske eller biologiske fænomener."

Gruppen håber, at flere studerendes eksponering for mikrofluidik vil øge interessen for det tværfaglige område af mikrofluidik, og i sidste ende føre til flere forskere på området.

"Vi håber, at vores papir vil udstyre undervisere til at inkludere mikrofluidik i deres læseplaner - både på legende og seriøse måder - og til at dele ideer til, hvordan man kan engagere borgerne om udviklingen i medicin og klinisk diagnostik, miljøanalyse, kemisk syntese, som alle er understøttet af begreber inden for teknik og fysik, " sagde medforfatter Ingmar Rieldel-Kruse, ved Stanford University. "I betragtning af de begrænsede rapporter i litteraturen, vi vil gerne tilskynde til mere deling – enten formel eller uformel – af ideer og aktiviteter til undervisning i mikrofluidik."