Brug af kondens til non-invasiv genopfyldning af flydende kugler, der kollapser på grund af fordampning

Forskere fra Griffith University har løst et problem, der plager mikroreaktorer i små dråber, hvilket kan forbedre levedygtigheden for applikationer som lægemiddellevering og affaldshåndtering. Udgivet i Applied Physics Letters , den teknik, holdet udviklede, bruger kondens til non-invasivt at genopfylde de flydende kugler, der tidligere kollapsede på grund af fordampning.

"Flydende kugler er dråber af opløsning, som vi pakker ind i et tyndt lag mikropartikler, som kan bruges til en række biologiske, kemiske og biokemiske anvendelser," sagde medforfatter professor Nam-Trung Nguyen fra Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"Flydende kugler bruges som mikroreaktorer til at huse forskellige kemiske, biokemiske og biologiske formål såsom dyrkning af celler og applikationer såsom den almindelige PCR, en DNA-amplifikationsteknik, der bruges til at påvise COVID-19.

"Brug af flydende kugler til disse formål reducerer betydeligt mængden af ​​reaktanter og plastikforbrugsstoffer, der er nødvendige."

For at skabe kuglerne rulles en dråbe af reaktionsopløsningen over et pulverleje af hydrofobe (vandresistente) partikler eller oleofobe (olieresistente) partikler, så de danner en barriere omkring dråben, der isolerer dens indhold fra omgivelserne.

Når de først er dannet, står flydende kugler imidlertid over for et stort problem:fordampning.

"Partikelbelægningen, der dannes omkring dråben, kan indeholde væske, som varierer i volumen fra nogle få nanoliter til nogle få mikroliter," sagde hovedforfatter Dr. Kamalalayam Rajan Sreejith fra Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"Pulverbelægningen omkring dråben er porøs, hvilket betyder, at væske kan fordampe langsomt igennem. På grund af dette overarbejde kan væske forsvinde, især når udetemperaturen er højere eller konstant skifter mellem høje og lave temperaturer, som det sker i PCR-reaktioner.

"Denne proces får den flydende marmor til at miste sin volumen og til sidst spændes og kollapse."

Tidligere løsninger på dette problem var invasivt at genopfylde den tabte væske ved hjælp af sprøjtepumper og kræve meget vanskelige teknikker som flow sensing og præcis flowkontrol.

"For at undgå disse vanskeligheder udviklede vi en enkel og ikke-invasiv metode til genopfyldning af flydende kugler," sagde professor Nguyen.

"Den proces, vi udviklede, er afhængig af kondens, på samme måde som dug dannes på siden af ​​din koksdåse. Når luftfugtigheden og temperaturen er den rigtige, kondenserer vand i luften på dåsen og danner vanddråber.

"Vi efterligner denne proces for at genopfylde den flydende marmor ved at konstruere den ydre tilstand omkring marmoren for at tilskynde vand i luften udenfor til at kondensere på marmoren, mens den gør, koksdåsen og efterfølgende opsamles inde i den porøse belægning, så den flydende marmor kan genopfylde og forhindre buk eller kollaps."

Denne nuværende genopfyldningsproces blev demonstreret i et specielt konstrueret miljø, men forskerne håber at kunne optimere den til praktisk brug i forskellige mikrofluidikapplikationer. + Udforsk yderligere

Den mærkelige opgave at se flydende kugler tørre