Reusable lab-on-a-chip uses acoustic waves to manipulate fluid droplets / Lab-on-a-chip riutilizzabile utilizza le onde acustiche per manipolare le goccioline di fluido

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

A photo showing the digital acoustofluidic device with a drop of blood floating on the carrier layer of fluorinated oil / Una foto che mostra il dispositivo digitale acofluidico con una goccia di sangue che galleggia sullo strato portante di olio fluorurato

Researchers in the US have developed a way to manipulate and mix droplets of fluids by having them surf on acoustic waves in oil.

The group, from Duke University in North Carolina, claims that the technology could form the basis of a reusable and programmable biomedical chip for applications ranging from diagnostics to laboratory-based research.

So-called lab-on-a-chip systems have played an increasingly important role in the biomedical and pharmaceutical sectors, but because these devices rely on solid surfaces their application has been hindered by problems related to surface absorption.

“There are a lot of protein-laden fluids and certain reagents that tend to stick to the chips that are handling them,” said Tony Jun Huang, the William Bevan Professor of Mechanical Engineering and Materials Science at Duke. “This is especially true of biological samples like undiluted blood, sputum and faecal samples. Our technology is well-suited for processing these difficult samples.”

According to a study in the journal Nature Communications the new lab-on-a-chip platform gets around this problem by using a thin layer of inert, immiscible oil to stop droplets from leaving behind any trace of themselves. Just below the oil, a series of piezoelectric transducers vibrate when electricity is passed through them. Just like the surface of a subwoofer, these vibrations create sound waves in the thin layer of oil above them.

By carefully controlling the sound waves, the researchers create vertical vortexes that form small dimples in the oil to either side of the active transducer. These dimples can hold droplets with volumes ranging from one nanolitre to 100 microlitres and pass them along the surface of the oil as the sound waves are modulated and different transducers are activated.

“Our contactless liquid-handling mechanism inherently eliminates cross-contamination associated with surface adsorption and the need for surface modification,” Huang said. “It enables reusable paths for the droplets to be dynamically processed on arbitrary routes without cross-talk between each other, exponentially increasing the allowable number of combinations of reagent inputs on the same device.”

Huang said that the group now plans to develop a more advanced version of the technology that can handle complex operations with dozens of droplets 

ITALIANO

I ricercatori negli Stati Uniti hanno sviluppato un modo per manipolare e mescolare gocce di liquidi facendoli trasportare su onde acustiche in olio.

Il gruppo, della Duke University in North Carolina, sostiene che la tecnologia potrebbe costituire la base di un chip biomedico riutilizzabile e programmabile per applicazioni che vanno dalla diagnostica alla ricerca di laboratorio.

I cosiddetti sistemi lab-on-a-chip hanno svolto un ruolo sempre più importante nei settori biomedico e farmaceutico, ma poiché questi dispositivi si basano su superfici solide, la loro applicazione è stata ostacolata da problemi legati all'assorbimento della superficie.

"Ci sono molti liquidi carichi di proteine ​​e alcuni reagenti che tendono ad aderire ai chip che li maneggiano", ha detto Tony Jun Huang, professore a contratto di William Bevan di ingegneria meccanica e scienze dei materiali al Duke. "Questo è particolarmente vero per campioni biologici come sangue non diluito, espettorato e campioni fecali. La nostra tecnologia è adatta per elaborare questi campioni difficili. "

Secondo uno studio della rivista Nature Communications, la nuova piattaforma lab-on-a-chip aggira questo problema utilizzando uno strato sottile di olio inerte e immiscibile per impedire alle goccioline di lasciare tracce di se stesse. Appena sotto l'olio, una serie di trasduttori piezoelettrici vibra quando viene attraversata dall'elettricità. Proprio come la superficie di un subwoofer, queste vibrazioni creano onde sonore nel sottile strato di olio sopra di loro.

Controllando attentamente le onde sonore, i ricercatori creano vortici verticali che formano piccole fossette nell'olio su entrambi i lati del trasduttore attivo. Queste fossette possono contenere gocce con volumi che vanno da un nanolitro a 100 microlitri e passarle lungo la superficie dell'olio quando le onde sonore vengono modulate e vengono attivati diversi trasduttori.

"Il nostro meccanismo di gestione dei liquidi senza contatto elimina intrinsecamente la contaminazione incrociata associata all'adsorbimento superficiale e alla necessità di modifiche superficiali", ha affermato Huang. "Abilita i percorsi riutilizzabili affinché le goccioline possano essere elaborate dinamicamente su percorsi arbitrari senza cross-talk tra loro, aumentando esponenzialmente il numero consentito di combinazioni di input di reagenti sullo stesso dispositivo."

Huang ha detto che il gruppo ora progetta di sviluppare una versione più avanzata della tecnologia in grado di gestire operazioni complesse con dozzine di gocce

Da:

https://www.theengineer.co.uk/chip-acoustic-waves-fluid/?cmpid=tenews_5791036&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79

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