I. principios básicos y diseño

El sistema de líquido de micropunto se basa en el control de tensión superficial y la tecnología de control de microflujo para lograr una distribución precisa de fluidos. Su principio central controla la generación y morfología de gotas ajustando parámetros como la velocidad de dispensación de pegamento, el diámetro de la punta de la aguja, la distancia de dispensación de pegamento y la viscosidad del pegamento. Por ejemplo, el método de dispensación de pegamento de contacto utiliza el equilibrio dinámico entre la tensión superficial y la fuerza de adherencia para formar manchas de pegamento uniformes con una precisión de micras, y los experimentos muestran que su tasa de éxito puede alcanzar el 92,7%. Las técnicas de generación pasiva de gotas (como la estructura en forma de T y el método de convergencia de flujo) comunes en el diseño de microfluídicos pueden lograr la preparación de gotas monodispersas de alto rendimiento optimizando los parámetros geométricos del canal.

II. composición del sistema y tecnologías clave

1, arquitectura de hardware

‌ • Módulo de dispensación de pegamento: incluye una aguja de infusión de precisión, un sistema de control de presión y una unidad de control de temperatura para garantizar la estabilidad de la viscosidad de la infusión de pegamento y la consistencia de la infusión de pegamento.

‌ • Módulo de observación: Sistema Integrado de imágenes microscópicas, captura el proceso de formación de gotas y la calidad de las manchas de pegamento en tiempo real, y admite el ajuste dinámico de parámetros.

‌ • chip microfluídico: utiliza una estructura pdms multicapa o tecnología de Impresión 3D para integrar unidades de generación, mezcla y lavado de gotas para satisfacer las necesidades de reacción en varios pasos.

2, tecnología de control inteligente

• El algoritmo de Aprendizaje automático se aplica a la automatización del diseño de gotas líquidas, predecir los mejores parámetros operativos a través del modelo de entrenamiento de datos históricos y acortar significativamente el ciclo de desarrollo.

• El sistema de retroalimentación de circuito cerrado combina sensores de presión y análisis de imágenes para lograr un control adaptativo del tamaño y la distribución de las gotas.

III. desafíos y soluciones clave

• estabilidad de las gotas: reducir el riesgo de fusión y ruptura de las gotas optimizando la relación entre la concentración de tensoactivo y la velocidad del flujo de dos fases.

• Control de residuos: se adopta el diseño de la pared interior lisa y la tecnología de lavado pulsado para reducir el impacto del pegamento residual en el microcanal en las operaciones posteriores.

• Integración de procesos complejos: desarrollo de unidades de "microlavadora" para realizar la sustitución dinámica de fluidos en gotas y apoyar procesos de detección biológica de varios pasos.

IV. escenarios de aplicación típicos

1. biomedicina

• En el análisis del Transcriptoma unicelular, las gotas traza se utilizan como contenedores de reacción independientes para lograr la secuenciación genética de alto rendimiento y la detección de medicamentos.

• Análisis multigrupo de muestras de sangre traza (10 μl), mejorando la sensibilidad de detección a través del embalaje de gotas líquidas y apoyando un monitoreo preciso de la salud.

2, fabricación de precisión

• En el campo de los envases microelectrónicos, el recubrimiento a nanoescala de coloides de interconexión de chips garantiza las propiedades eléctricas y la estabilidad térmica de los dispositivos.

• Preparación de nanopartículas monodispersas, controlando el tamaño y la morfología del material a través del método de plantilla de gotas.

V. dirección futura del desarrollo

‌ • operación compleja de gotas: desarrollo de tecnología de anidación de gotas de varios niveles para lograr el control de aislamiento espacio - temporal de reacciones químicas y cultivos biológicos.

‌ • fusión de la tecnología de detección: integración de métodos de detección in situ como Marcadores fluorescentes y espectros Raman para mejorar la capacidad de monitoreo en tiempo real de las reacciones en gotas.

‌ • Fabricación verde: promover materiales de chips microfluídicos degradables y reducir la contaminación ambiental en aplicaciones médicas e industriales.