Mikrofluidika – kontrolisanje tečnosti


Možemo li kontrolisati tečnosti čak i ako ih ne vidimo? Većina nas je sada već navikla na sićušne elektronske komponente dimenzija reda nanometra nevidljive čak i pod mikroskopom, ali da li postoji nešto slično tome i u svetu fluida?

 

Dinamika fluida je dobro poznata naučna disciplina koja se već vekovima proučava. Međutim, šta se dešava ako se delovi fluidnih sistema sve više smanjuju, do dimenzija nevidljivih ljudskom oku, do veličine pojedinačnih ćelija? Kada se nađu na tako malom prostoru, fluidi ispoljavaju nove, neočekivane osobine. Sile kao što su sila viskoznog trenja i van der Valsove sile, koje u makrosistemima nemaju nikakvog uticaja, sada počinju da igraju glavnu ulogu. U tom slučaju, moramo se okrenuti novoj naučnoj disciplini, koja razume ove efekte i koja može da ih primeni – mikrofluidici.

 

Mikrofluidika je mlada i još uvek neistražena oblast inženjerstva, koja nam omogućava da kontrolišemo tečnosti na mikro i nano skali, omogućavajući naukama kao šsto su medicina, hemija i biologija da zakorače van poznatih granica. Zamislite, na primer, rastvor u kom se nalazi milion sićušnih ćelija koje treba prebrojati i analizirati kako bi se detektovale anomalije ili bolesti. Uraditi ovo ručno veoma je teško, dugotrajno i nedovoljno precizno. Mikrofluidika nam omogućava da ovu vrstu analiza sprovedemo veoma brzo i precizno, analizirajući ćelije jednu po jednu.

 

Istraživači Instituta Biosens, radeći na unapređenju kvaliteta hrane, razvili su tehniku poravnavanja ćelija u niz pojedinačnih ćelija spreman za analizu. Ova tehnika zasniva se na efektu koji tečnosti ispoljavaju kada se nađu u jakom elektrostatičkom polju, poznatom kao efekat Tejlorovog konusa. Konična fluidna struktura formira se umesto sferne kapljice kada se elektrostatička sila izjednači sa površinskim naponom koji deluje na razdvojnu površinu dve sredine. Na vrhu tako nastalog konusa formira se tanak mlaz prečnika tek nekoliko mikrometara. Ako se, primera radi, ova tehnika primeni na analizu mleka, moguće je na veoma efikasan i brz način odrediti broj somatskih ćelija, analizirajući ćelije jednu po jednu.