Droplet Pengangkut Gelombang Suara untuk Perangkat Lab-on-a-Chip yang Dapat Ditulis Ulang
Para insinyur telah mendemonstrasikan lab-on-a-chip mikrofluida serbaguna yang menggunakan gelombang suara untuk membuat terowongan dalam minyak untuk memanipulasi dan mengangkut tetesan tanpa sentuhan. Teknologi ini dapat menjadi dasar chip biomedis skala kecil, dapat diprogram, dan dapat ditulis ulang yang sepenuhnya dapat digunakan kembali untuk memungkinkan diagnostik di tempat atau penelitian laboratorium. Sistem mencapai perutean, penyortiran, dan gerbang tetesan yang dapat ditulis ulang dengan kontrol eksternal minimal, yang merupakan fungsi penting untuk kontrol logika digital tetesan.
Penanganan cairan otomatis telah mendorong pengembangan banyak bidang ilmiah, seperti diagnostik klinis dan penyaringan senyawa skala besar. Meskipun ada di mana-mana dalam penelitian biomedis modern dan industri farmasi, sistem ini berukuran besar, mahal, dan tidak menangani cairan dalam volume kecil dengan baik.
Sistem lab-on-a-chip telah mampu mengisi ruang ini sampai batas tertentu tetapi sebagian besar terhalang oleh satu kelemahan utama:penyerapan permukaan. Karena perangkat ini bergantung pada permukaan padat, sampel yang diangkut pasti meninggalkan jejak yang dapat menyebabkan kontaminasi. Platform lab-on-a-chip baru menggunakan lapisan tipis minyak inert yang tidak dapat bercampur untuk menghentikan tetesan agar tidak meninggalkan jejaknya sendiri. Tepat di bawah minyak, jaringan transduser piezoelektrik bergetar ketika listrik melewatinya. Sama seperti permukaan subwoofer, getaran ini menciptakan gelombang suara di lapisan tipis oli di atasnya.
Gelombang suara ini membentuk pola yang kompleks ketika memantul dari bagian atas dan bawah chip serta ketika mereka bertemu satu sama lain. Dengan merencanakan desain transduser dengan cermat dan mengendalikan frekuensi dan kekuatan getaran yang menyebabkan gelombang, para peneliti dapat menciptakan pusaran yang, jika digabungkan, membentuk terowongan yang dapat mendorong dan menarik tetesan ke segala arah di sepanjang permukaan perangkat. .
Sistem baru ini menggunakan transduser mode ganda yang dapat mengangkut tetesan di sepanjang sumbu x atau y, berdasarkan dua pola streaming yang berbeda. Dengan menggunakan transduser mode ganda, para peneliti dapat memindahkan tetesan di sepanjang dua sumbu sekaligus mengurangi kompleksitas elektronik empat kali lipat. Mereka juga mampu mengurangi tegangan operasi transduser tiga hingga tujuh kali lebih rendah dari sistem sebelumnya, yang memungkinkannya mengontrol delapan tetesan secara bersamaan. Dan dengan memperkenalkan mikrokontroler ke pengaturannya, para peneliti dapat memprogram dan mengotomatiskan sebagian besar gerakan tetesan.
Kemampuan untuk mengontrol tetesan dengan cara yang mirip dengan sistem logika yang ditemukan pada chip komputer sangat penting untuk berbagai prosedur klinis dan penelitian. Langkah selanjutnya adalah menggabungkan catu daya frekuensi radio mini dan papan kontrol untuk integrasi skala besar dan perencanaan dinamis.
