Американские ученые создали микрофлюидный чип из березовой фанеры. В ней с помощью лазера вырезали небольшие углубления, а затем наносили на поверхность каналов тефлон или другой материал, не дающий жидкости проникать внутрь древесины. Статья, описывающая методы создания чипа и его свойства, опубликована в журнале Analytical Chemistry.
Микрофлюидные устройства, как правило, представляют собой пластины с каналами шириной порядка десятков и сотен микрометров. Благодаря такому размеру жидкость в микрофлюидных чипах ведет себя не так, как в больших трубах. Например, обычно в них наблюдается ламинарное течение без турбулентности, что, например, позволяет двум потокам двигаться рядом почти без смешивания. Во многом это связано с увеличением вклада вязкого сопротивления в поведение потока из-за размера канала.
Как правило, микрофлюидные чипы создают из полимеров или стекла, в которых относительно просто вырезать тонкие каналы, а также можно со всех сторон наблюдать за течением жидкости. Сами применяемые материалы вместе с методами их обработки обуславливают достаточно высокую цену таких чипов, что повышает общую стоимость исследований. Ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке под руководством Говинда Рао (Govind Rao) научились создавать микрофлюидные чипы из крайне доступного материала — березовой фанеры.
Исследователи выбрали для создания каналов углекислотный лазер. Компьютерную модель каналов загружали в лазерный резак, после чего он выжигал в древесине каналы шириной в миллиметр. Обычно микрофлюидные каналы имеют меньший размер, однако и при размере в миллиметр доминирующую роль могут играть эффекты, связанные с взаимодействием жидкости и поверхности канала, поэтому такое устройство корректно называть микрофлюидным. После создания каналов ученые покрывали древесину защитным слоем, чтобы жидкость не просачивалась в древесину. В качестве защитного слоя они опробовали несколько материалов: политетрафторэтилен (или тефлон), полиметилметакриллат и ацетилцеллюлозу. В итоге авторы остановились на тефлоне: он показал самое низкое смачивание.
Ученые создали несколько деревянных микрофлюидных чипов, в том числе с T- и Y-образными каналами. Для сравнения они создали чипы с такой же формой каналов, но выполненные из полиметилметакриллата. В чипах с двух ответвлений запускали потоки жидкости с синим или красным красителем: после того, как каналы соединялись, жидкости двигались по одному каналу, почти не смешиваясь.
Авторы снимали чипы на камеру, а затем анализировали распределение цвета по кадрам. Потоки в чипах из обоих материалов вели себе схожим образом, хотя в чипе из древесины наблюдалось некоторое изменение потока по мере удаления от точки, где входные каналы соединяются. Таким образом, ученые показали, что потенциально древесину с полимерным покрытием можно использовать в микрофлюидике — хотя, вероятно, требуется доработка методов создания каналов для более стабильного поведения жидкости в них.
Ранее ученые уже использовали необычные материалы для создания микрофлюидных устройств. Например, в прошлом году американские ученые создали из кубиков LEGO модульную микрофлюидную платформу, элементы которой можно быстро менять местами, просто соединяя один блок с другим.
Григорий Копиев