Kaj je mikrofluidika?

Mikrofluidika je tehnologija načrtovanja in izdelave naprav, ki lahko usmerjajo zelo majhne pretoke tekočine v območju mikrolitrov/nanoliter. Mikroliter in nanometer sta milijoninka oziroma milijardenka litra. Za referenco, kapljica vode je približno 25 mikrolitrov.
Pri delu s tako majhnimi količinami tekočine se pojavijo različne zanimive lastnosti. Lastnosti, kot je površinska napetost, ki ponavadi niso pomembne pri ravnanju s količinami vode, ki smo jih navajeni, začnejo prevladovati v dinamiki na teh lestvicah. Reynoldsovo število, ki določa turbulenco toka, je na majhnih skalah izjemno nizko, kar pomeni, da tok tekočine precej ostane laminaren. Zaradi tega so nekateri vidiki mikrofluidike bolj priročni in predvidljivi, drugi pa nekoliko bolj zahtevni. Na primer, ne morete se zanašati na turbulenco, da bi združili dva toka, ampak se morate zanašati samo na difuzijo, kot je celični stroj v telesu.

Sisteme, ki uporabljajo mikrofluidiko, je treba izdelati zelo natančno. Steklo je pogost material, vendar sta priljubljena medija tudi plastika in silicij. Tradicionalne litografske tehnike je mogoče uporabiti za izgradnjo drobnih kanalov na površini naprav, podobnih računalniškemu čipu. Vse tekočine morajo biti razmeroma čiste in brez delcev, ki zamašijo te občutljive kanale. Mikrofluidni sistemi za načrtovanje in testiranje potrebujejo kompetentne fizike tekočin.

Mikrofluidika najde uporabo v biologiji in kemiji. Mikromreži DNK, ki omogočajo biologom, da hkrati izvajajo milijone testov na določenem zaporedju beljakovin ali genov, izkoriščajo mikrofluidiko. Stroji za kemično ločevanje lahko uporabljajo kombinacije centrifug in mikrofluidnih čipov za analizo kemične sestave določene snovi. Uporabljajo se lahko za pripravo bioloških vzorcev za testiranje. Ker ima večina mikrofluidnih čipov zasnove, ki jih ni mogoče ponovno konfigurirati, to omejuje bolj ambiciozne aplikacije, vendar so v delu raziskave, da bi to zaobšli.

Novo vznemirljivo področje raziskav je integracija mikrofluidike s tehnologijo MEMS (mikroelektromehanskih sistemov). Z vključitvijo drobnih črpalk ali električnih naprav na mikrofluidni čip močno razširi raznolikost aplikacij. Prihodnje mikrofluidične naprave bodo morda opremljene z milijoni majhnih vrat, ki uporabnikom omogočajo manipuliranje s pretokom na zapletene in uporabne načine. Vlada se je zanimala za uporabo mikrofluidnih čipov za testiranje prisotnosti biološkega in kemičnega orožja.