Digitální magnetofluidika - Digital magnetofluidics

Digitální magnetofluidika je metoda pro pohyb, kombinování, rozdělení a ovládání kapky z voda nebo použití biologických tekutin magnetické pole. Toho je dosaženo přidáním superparamagnetický částice na kapku umístěnou na a superhydrofobní povrch. Normálně by tento typ povrchu vykazoval a lotosový efekt a kapka vody by se odvalila nebo sklouzla. Ale pomocí magnetických polí je pokles stabilizovaný a lze ovládat jeho pohyby a strukturu.

Pohyb pádu je možný vlivem aplikovaného magnetického pole. Paramagnetické částice uvnitř kapek vody se zmagnetizují. Následek magnetický dipól Interakce mezi částicemi způsobují, že vytvářejí shluky podobné řetězcům, které sledují čáry magnetického pole a dále agregují a vytvářejí dlouhá vlákna. Když je magnet přemístěn, shluky se pohybují a řídí pohyb kapky.

Více kapek lze pohybovat současně pomocí různých lokálních magnetických polí. Přesunutím polí dohromady lze kapky kombinovat. To je užitečné jako metoda přidání biologického nebo chemického detekčního činidla do kapky.

Kapky lze také rozdělit působením samostatných magnetických polí. Nejprve se spojí dvě samostatná pole. Poté, co se pole od sebe oddělily, se vytvořily samostatné shluky částic a tlačily proti povrchovému napětí kapky a nakonec kapku roztrhaly na dvě oddělené kapky.

První demonstraci této metody provedli Dr. Antonio Garcia (Arizonská státní univerzita) a Dr. Sonia Melle (Universidad Complutense de Madrid, Španělsko), doktorandka Ana Egatz-Gomez (Arizonská státní univerzita), která pracovala na laboratoř, kterou velkoryse poskytuje Dr. Miguel Angel Rubio (Universidad Nacional de Educacion a Distancia, Madrid, Španělsko). Výzkum s cílem lépe porozumět fyzice digitální magnetofluidiky a vyvíjet biomedicínské aplikace se v současné době provádí ve spolupráci s výzkumnými pracovníky na Arizonská státní univerzita a Národní laboratoř Los Alamos.

Předpokládá se, že tato metoda může vést k vývoji takzvaných „testů otevřené kapky“, kde lze rychle analyzovat jednotlivé kapky krve a dalších biologických tekutin za účelem diagnostiky a léčby nemocí.

Reference

[1] A. Egatz-Gomez, S. Melle, A.A. García, S. Lindsay, M.A. Rubio, P. Domínguez, T. Picraux, J. Taraci, T. Clement a M. Hayes, „Superhydrofobní nanodrátové povrchy pro pohyb kapek pomocí magnetických polí“, v Proc. NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show, 2006, s. 501–504.

[2] A. Egatz-Gómez, S. Melle, A.A. García, S.A.Lindsay, M. Márquez, P. Domínguez-García, M.A. Rubio, S.T. Picraux, J.L. Taraci a T. Clement, „Diskrétní magnetická mikrofluidika“, Applied Physics Letters, sv. 89, str. 034106, 2006.

[3] A. Egatz-Gómez, J. Schneider, P. Aella, D. Yang, P. Domínguez-García, S. Lindsay, S.T. Picraux, M.A. Rubio, S. Melle a M. Marquez, „Silikonový nanodrát a polyethylenové superhydrofobní povrchy pro diskrétní magnetická mikrofluidika,“ Applied Surface Science, sv. 254, (č. 1), s. 330–334, 2007.

[4] A.A. García, A. Egatz-Gómez, S.A. Lindsay, P. Domínguez-García, S. Melle, M. Marquez, M.A. Rubio, S.T. Picraux, D. Yang a P. Aella, „Magnetický pohyb kapiček biologické tekutiny“, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, sv. 311, (č. 1), s. 238–243, 2007.

[5] S. Lindsay, T. Vázquez, A. Egatz-Gómez, S. Loyprasert, A.A. Garcia a J. Wang, „Diskrétní mikrofluidika s elektrochemickou detekcí“, The Analyst, sv. 132, (č. 5), s. 412–416, 2007.

[6] J. Schneider, A. Egatz-Gómez, S. Melle, S. Lindsay, P. Domínguez-García, M.A. Rubio, M. Márquez a A.A. García, „Pohyb viskózních kapek na superhydrofobních površích v důsledku magnetických gradientů,“ Koloidy a povrchy A: Fyzikálně-chemické a technické aspekty, 2007.

[7] S. Melle Hernandez, A. Gomez, T. Picraux S, J. Gust, M. Hayes, S. Lindsay, A. Garcia, J. Wang a T. Vazquez-Alvarez, „DIGITÁLNÍ MAGNETOFLUIDICKÉ ZAŘÍZENÍ A METODY „Patent USA WO / 2007/101174