انواع میکروفلوئیدهای دیجیتال
میکروفلوئیدهای دیجیتال را به دو دسته تقسیم میشود دسته اول به صورت تک صفحه (باز)-Open digital microfluidic- و دسته دوم دو صفحهای (پوشیده) -Covered digital microfluidic- میباشد. شماتیک این دو سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.
هر کدام از این سیستم ها مزیت خودشان را دارند. توزیع کردن، حرکت دادن و دو نیم کردن قطره ها در سیستم میکروفلوئید دیجیتال دو صفحه ای ساده تر است در حالی که مخلوط کردن و تبخیر در سیستم میکروفلوئید دیجیتال روباز راحت تر انجام میشود. گاهی ترکیب این دو نیز استفاده میشود به این صورت که قطره، جمع آوری نمونه را از منطقه سر باز انجام داده و سپس به منطقه سرپوشیده جابجا میشوند.
مزایای میکروفلوئید دیجیتال
در ادامه مزیت های این دسته از میکروفلوئیدها مرور میشود:
- نداشتن بخش محرک: تمامی عملیات بین دو صفحه که تحت کنترل الکتریکی است و بدون هرگونه پمپ و شیری انجام میشود.
- عدم نیاز به کانال از قبل تعریف شده: فاصله بین دو صفحه معمولا با مایعی که با قطره مخلوط ناپذیر باشد، پر میشود و در واقع کانال به صورت مجازی وجود دارد و به راحتی به صوزت نرم افزاری میتوان مسیر جدیدی برای حرکت تعریف نمود.
- کنترل قطره ها به صورت مستقل از هم: هر کدام از قطره ها به طور جداگانه قابل کنترل است و به همین دلیل امکان انجام عملیات به صورت موازی وجود دارد.
- کنترل و جلوگیری از تبخیر: با استفاده از روغن سیلکون اطراف قطره محاصره شده و جلوی تبخیر آن گرفته می شود.
- عدم استفاده از جریان اهمی: اگر چه جریان خازنی وجود دارد ولی این تراشه جریان DC را بلوک میکند.
- تطبیق پذیری سیستم با گستره وسیعی از مایعات: در صورتی که سیستم مبتنی بر الکترووتینگ روی عایق باشد مایعات هادی و به عبارتی محلولهای الکترولیت قابل دستکاری میباشند ولی در صورت استفاده از روشهای دیگر میتوان قطره های دی الکتریک نیز با روشهایی مانند دی الکتروفورسیس و SAW نیز دستکاری نمود.
- استفاده نزدیک به %۱۰۰ از ماده معرف و نمونه تحت آزمایش: بدلیل ساختار سیستم و عدم نیاز به پرشدن کانال تقریبا از %۱۰۰ مواد استفاده میشود در حالی که در سیستم میکروفلوئید پیوسته، امکان پذیر نیست.
- مشاهده از طریق میکروسکوپ: الکترودهای شفاف که در صفحه بالای تراشه قرار میگیرد امکان مشاهده دستکاری قطره ها از طریق میکروسکوپ را فراهم میکند.
- مصرف توان پایین: توان برای هر انتقال در حدود نانووات تا میکروات میباشد.
- سرعت بالای انتقال قطره: سرعت انتقال قطره تا ۲۵ میتواند برسد.
- حداکثر انعطاف پذیری عملیات: کنترل مستقیم نرم افزاری در هر گام، اجازه اجرای گامهای شرطی نیز به سیستم میدهد.
- استفاده از پروتکول های مورد استفاده در آزمایشگاه: براحتی میتوان همان پروتکولهایی که روی میز آزمایشگاه استفاده میشود درون تراشه اجرا نمود.
فیلم زیر نمایش حرکت قطره در این تراشه می باشد.
نقایص میکروفلوئید دیجیتال
البته سیستمهای میکروفلوئید دیجیتال دارای نواقصی نیز میباشد که در زیر آمده است.
- عدم سازگاری با گریز از مرکز
- ناسازگاری با دما و فشار بالا
- مناسب نبودن برای جداسازی شیمیایی ترکیب جریان پیوسته
- کثیفی سطح تراشه به خاطر چسبندگی قطره های بیولوژیکی (البته برای رفع مشکل از روغن سیلیکون استفاده میشود).
فعالیت قابل توجهی در حوزه میکروفلوئید دیجیتال در دانشگاه داک، دانشگاه کالیفرنیای لس آنجلس، دانشگاه تورنتو، دانشگاه درکسل، IMEC بلژیک، فریبرگ آلمان، فیلپس هلند، دانشگاه صنعتی دانمارک، دانشگاه تگزاس، دانشگاه بین المللی تایوان در حال انجام است.
میکروفلوئیدهای دیجیتال در واقع پلی بین حوزه های مختلف مانند بیوممز، میکروفلوئیدها،CAD الکترونیک، طراحی تراشه و بیوشیمی است.
این سلسله مباحث ادامه دارد…
نویسنده سری آموزشی میکروفلوئید: طباطبایی
آخرین نظرات خوانندگان