Language
Country/Area
No result found
Нарушение традиций: как микрофлюидика меняет процесс химических реакций?
Микрофлюидная технология — это междисциплинарная передовая наука, включающая молекулярный анализ, молекулярную биологию, микроэлектронику и другие области. С момента своего появления в начале 1980-х годов микрофлюидная технология использовалась во все более широком спектре применений: от струйных печатающих головок, пластин ДНК до интегрированных в лабораторные устройства устройств, каждое из которых внесло революционные изменения в процесс химических реакций. В этом микроскопическом мире жидкости ведут себя совсем не так, как макроскопические явления, которые мы понимаем, и появляется множество новых свойств и применений.
Микрофлюидные системы создают новую реакционную среду, манипулируя крошечными объемами жидкостей от микролитров до фемтолитров, что значительно повышает эффективность и последовательность реакций.
Характеристики микрофлюидных систем включают малый объем, низкое энергопотребление и микродоменный эффект. Микрофлюидные системы могут эффективно осуществлять передачу, смешивание, разделение и другую обработку жидкости. Большинство приложений полагаются на использование капиллярных сил для достижения пассивного контроля жидкости, что позволяет эффективно осуществлять процессы реакции в очень небольшом пространстве.
Поведение и характеристики микрофлюидики
Жидкости в микронном масштабе ведут себя иначе, чем макроскопические жидкости. Такие факторы, как поверхностное натяжение, рассеивание энергии и сопротивление потоку, становятся критическими в микрофлюидных системах. Исследования показывают, что в обычных микрофлюидных каналах поведение потока является ламинарным, а не турбулентным, поэтому транспорт между молекулами больше зависит от диффузии, а не смешивания в традиционном смысле.
При поддержке микрофлюидной технологии можно эффективно обеспечить высокоспецифичные химические и физические свойства, делая условия реакции в одностадийных или многостадийных реакциях более однородными и улучшая качество продукции.
Различные применения микрофлюидных систем
Микрофлюидная технология имеет широкий спектр применений и может быть разделена на несколько подобластей, таких как открытая микрофлюидика, микрофлюидика с непрерывным потоком, капельная микрофлюидика и цифровая микрофлюидика. Среди них с 2005 года постепенно стала использоваться открытая микрофлюидика. Ее преимуществом является то, что она может собирать образцы из воздуха в жидкость и вмешиваться в текущие жидкости. Его конструкция открытой системы объединяет поток, обусловленный поверхностным натяжением, используя свойства капиллярных жидкостей для преодоления требований традиционной перекачки.
По сравнению с традиционными системами, открытая микрофлюидика обеспечивает лучшие методы вмешательства и большую площадь поверхности жидкости и газа, уменьшая возможность образования пены.
Микрофлюидика с непрерывным потоком, которая основана на постоянном потоке жидкости через узкие каналы или пористые среды, часто используется в четко определенных биохимических приложениях. Капельная микрофлюидика фокусируется на работе с несмешивающимися жидкостями, что значительно улучшает возможности смешивания и секвенирования реакций и подходит для экспериментов с высокой производительностью.
Рост цифровой микрофлюидики
По сравнению с традиционными системами с непрерывным потоком, цифровая микрофлюидная технология использует электрический механизм разбрызгивания воды для управления независимыми каплями, меняя способ работы микрофлюидной системы и обладает большей гибкостью и масштабируемостью. Эта технология показала отличный потенциал в медицинской диагностике и биологических тестах, особенно способность динамически реорганизовывать микрофлюидные массивы для настройки функциональности при проведении биологических тестов.
Будущие задачи и возможности
Хотя микрофлюидная технология добилась замечательных успехов во многих приложениях, она по-прежнему сталкивается со многими проблемами, такими как ограничения скорости потока и восприимчивость к испарению. Поскольку эта технология продолжает развиваться, в будущем потребуется дальнейшая интеграция более передовых технологий материаловедения и микрообработки для разработки более высокопроизводительных микрофлюидных устройств.
Микрофлюидная технология может не только повысить эффективность химических реакций, но также является новой силой в современном биохимическом анализе и патологоанатомической диагностике. В будущем она может подорвать традиционные лабораторные операции.
Как в процессе исследований и разработок ученые будут использовать микрофлюидные технологии, чтобы добиться прорыва в химических реакциях и биологическом обнаружении и даже найти инновационные возможности в новых научных областях?
