Hydrodynamisk fångst
Hydrodynamisk infångning i mikrofluidik kan användas för att fånga mycket små partiklar i en vattenlösning under lång tid för att isolera partiklar och observera deras beteende.
Mikrofluidik
Hydrodynamisk fångst är fördelaktigt inom mikrofluidik . Andra fångstanordningar använder akustiska, elektriska, magnetiska och optiska fält för fångst. Denna enhet använder enbart hydrodynamiskt flöde. Eftersom det inte använder akustiska, elektriska, magnetiska eller optiska fält, behöver partiklarna som studeras inte ha kemiska eller fysikaliska egenskaper som tillgodoser dessa fält. Istället är hydrodynamisk infångning universell och kan användas på alla partiklar. Hydrodynamiska fällor kan begränsa små nanopartiklar . Detta beror på att den hydrodynamiska fångstkraften är nära relaterad till en partikels radie, medan alternativa fångstmetoder är närmare relaterade till en partikels volym. Dessa fällor är stabila och de möjliggör exakt kontroll av miljöfaktorer. Detta innebär att om en specifik nanopartikel i en lösning önskas för studier, kan denna nanopartikel fångas i koncentrerade provsuspensioner. Det omgivande mediet i fällan kan enkelt kontrolleras. Förutom de tidigare nämnda fördelarna med att använda hydrodynamisk fångst, är hydrodynamisk fångst också en relativt billig fångstmetod, och den är mycket enkel att använda och analysera. Det är också enkelt och billigt att integrera i befintliga mjuklitografibaserade mikrofluidsystem.
Enheter
Det första steget i att skapa de mikrofluidiska enheterna som används för hydrodynamisk fångst är att skapa en SU-8- form. Från denna form kan en anordning tillverkas av PDMS. En färdig anordning består av två skikt, ett kontrollskikt och ett fluidiskt skikt. Kontrollskiktet innehåller en ventil för att reglera flödet av den vattenhaltiga lösningen som studeras. Det flytande skiktet innehåller kanalerna för den vattenhaltiga lösningen att färdas genom. Många enheter har en korsslits där två motsatta laminära strömmar konvergerar. Detta skapar ett plant utsträckningsflöde med en punkt där hastigheten blir noll, vilket är känt som vätskestagnationspunkten. Vid analys av en vätska med pärlor, DNA eller andra mycket små partiklar under ett mikroskop kan partiklarnas banor och stagnationspunkten bestämmas.
Biomedicinska tillämpningar
Mikrofluidisk hydrodynamisk har kommande tillämpningar inom medicin, särskilt när det gäller vårddiagnostik. Hydrodynamisk infångning tillåter isolering av en målcell från en vattenhaltig blandning. Det finns flera fördelar med användningen av hydrodynamisk infångning som en separationsteknik, inklusive: högre bearbetningshastigheter, mindre användning av prover, bättre rumslig upplösning och kostnadseffektivitet. Hur målceller separeras i en lösning beror på flera typer av effekter. Den första är tröghetseffekter. Trögheten i laminärt flöde kan orsaka tvärströmlinjemigrering av partiklar i lösning. Tröghetseffekterna är relaterade till Reynolds nummer . En annan effekt är viskoelastisk fokusering i icke-Newtonska vätskor . Denna effekt står för migrationsriktningar i olika partiklar och är baserad på egenskaper hos polymera vätskor. En annan effekt är deformerbarhet av en partikel. Detta kan leda till deformerbarhetsselektiv cellseparation. Denna teknik är särskilt användbar för att identifiera cancerceller , som är mer deformerbara än friska celler från samma del av kroppen. En annan metod är virvelinducerad fångst. Detta är särskilt användbart för situationer med hög genomströmning och situationer där det finns en stor skillnad mellan målcellerna eller partiklarna och de andra partiklarna i en lösning. Virvlarna kan skapas genom att modifiera kanalernas geometri.
Lipiddubbelskikt
Hydrodynamisk infångning kan också användas för att fånga och studera molekyler i lipiddubbelskikt . Detta görs med hjälp av hydrodynamiska dragkrafter som skapas av ett vätskeflöde genom en mycket liten konformad pipett placerad cirka en mikrometer från lipiddubbelskiktet. Detta gör att partiklar som sticker ut från lipiddubbelskiktet kan fångas och studeras.
Mineral fångst
Hydrodynamisk fångst kan användas i en mer makroskopisk skala för mineralfångst. Den kan användas för att lagra CO 2 i geotermiska reservoarer. Geotermisk energi kan resultera i stora utsläpp av CO 2 till atmosfären. Hydronamisk fångst gör att CO 2 kan omvandlas till CaCO 3 . CaCO 3 är geokemiskt stabil.