I. principe de base et conception

Le système de micropoint liquide est basé sur le contrôle de la tension de surface et la technologie microfluidique pour une distribution précise des fluides. Son principe de base contrôle la génération et la morphologie des gouttelettes en ajustant les paramètres tels que la vitesse de distribution, le diamètre de la pointe de l'aiguille, la distance de distribution et la viscosité de la colle. Par exemple, la méthode de distribution par contact utilise l'équilibre dynamique de la tension superficielle et de la force d'adhérence pour former des taches de colle homogènes avec une précision de l'ordre du micron, ce qui a démontré expérimentalement un taux de réussite pouvant atteindre 92,7%. Les techniques passives de génération de gouttelettes courantes dans la conception microfluidique (par exemple, structure en T, méthode de convergence de flux) permettent une préparation de gouttelettes monodisperses à haut débit en optimisant les paramètres géométriques du canal.

II. Composition du système et technologies clés

1, architecture matérielle

• Module de distribution: comprend une aiguille de pipette de précision, un système de contrôle de la pression et une unité de contrôle de la température pour assurer la stabilité de la viscosité de la colle et la cohérence de la distribution.

• Module d'observation: système d'imagerie microscopique intégré qui capture en temps réel le processus de formation des gouttelettes et la qualité des taches de colle, prend en charge l'ajustement dynamique des paramètres.

• puce microfluidique: avec une structure PDMS multicouche ou une technologie d'impression 3D, une unité intégrée de génération de gouttelettes, de mélange et de lavage répond aux besoins de réaction en plusieurs étapes.

2, technologie de contrôle intelligente

• Des algorithmes d'apprentissage automatique appliqués à l'automatisation de la conception de gouttes pour prédire les meilleurs paramètres de fonctionnement grâce à des modèles de formation de données historiques, réduisant considérablement le cycle de développement.

• Le système de rétroaction en boucle fermée combine un capteur de pression et une analyse d'image pour une régulation adaptative de la taille et de la distribution des gouttelettes.

Iii. Principaux défis et solutions

• stabilité des gouttelettes: réduit le risque de fusion et de rupture des gouttelettes en optimisant le rapport entre la concentration en tensioactif et le débit biphasique.

• Contrôle des résidus: la conception de la paroi interne lisse et la technologie de rinçage pulsé réduisent l'impact de la colle résiduelle dans le microcanal sur les opérations ultérieures.

• Intégration de processus complexes: développement d’une unité « micro - laveuse » permettant le remplacement dynamique des fluides à l’intérieur des gouttelettes, prenant en charge un processus de biodétection en plusieurs étapes.

Iv. Scénarios d'application typiques

1 - biomédecine

• Analyse transcriptomique unicellulaire avec des gouttelettes de traces agissant comme des récipients de réaction indépendants, permettant un séquençage génétique à haut débit avec dépistage de médicaments.

• Analyse multiomique d’échantillons de sang traces (10 μl) pour améliorer la sensibilité de la détection par encapsulation de gouttelettes et soutenir la surveillance de la santé de précision.

2, fabrication de précision

• domaine de l'encapsulation microélectronique, pour le revêtement à l'échelle nanométrique des colloïdes d'interconnexion de puces, garantissant les propriétés électriques et la stabilité thermique des dispositifs.

• Préparation de nanoparticules monodispersées, contrôle de la taille et de la topographie du matériau par la méthode du modèle de goutte.

V. Orientations futures du développement

• manipulation complexe de gouttelettes: développement d'une technologie d'imbrication de gouttelettes à plusieurs niveaux permettant un contrôle spatio - temporel isolé des réactions chimiques et des cultures biologiques.

• fusion des technologies de détection: intégration de marqueurs fluorescents, spectroscopie Raman et autres moyens de détection in situ pour améliorer la capacité de surveillance en temps réel des réactions au sein des gouttelettes.

• Fabrication verte: promouvoir les matériaux de puces microfluidiques dégradables pour réduire la pollution environnementale dans les applications médicales et industrielles.