Les scientifiques utilisent des dispositifs microfluidiques acoustiques pour séparer et trier les composants dans les fluides, tels que les globules rouges et blancs, plaquettes et cellules tumorales dans le sang, pour mieux comprendre les maladies ou pour développer de nouveaux traitements. Cependant, les technologies développées dans les laboratoires de recherche manquent souvent des performances constantes nécessaires pour une utilisation en milieu clinique et industriel.

Une équipe de chercheurs de l'Université Washington à St. Louis bouleverse la pratique standard d'utilisation d'outils microfluidiques pour la découverte scientifique en utilisant un organisme vivant pour mesurer et surveiller en temps réel les performances des dispositifs microfluidiques acoustiques.

J. Mark Meacham, professeur adjoint de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering, utilisé Chlamydomonas reinhardtii, une algue verte unicellulaire qui nage avec deux cils, ou des structures en forme de fouet, pour tester l'efficacité des dispositifs à ondes acoustiques en vrac créés dans son laboratoire. Ces appareils utilisent des matériaux piézoélectriques pour traduire un signal électrique en vibrations mécaniques, qui génèrent ensuite des ondes stationnaires ultrasonores dans le canal rempli de fluide d'un appareil.

Meacham et Minji Kim, un doctorant dans son laboratoire, concevez ces dispositifs pour qu'ils fonctionnent à plusieurs fréquences de résonance afin de générer de fortes ondes acoustiques avec un transfert d'énergie maximal. Un fonctionnement efficace est essentiel car les appareils inefficaces génèrent de la chaleur qui peut tuer les cellules biologiques.

Il s'agit du premier travail signalé à fournir cette fonctionnalité en temps réel et pour une variété de géométries d'appareils. Les résultats des travaux sont publiés dans Laboratoire sur puce 9 février 2021, et figurent sur la couverture arrière du journal imprimé.

"Le but de ce travail est d'utiliser ces cellules pour caractériser le champ acoustique, pour trouver des résonances et évaluer l'intensité du champ, et éventuellement pour étalonner les performances de l'appareil en utilisant les cellules comme outil de mesure, " a déclaré Meacham. "Nous savons combien de puissance est injectée. Les cellules nous donnent un moyen d'évaluer la quantité de cette puissance est utile."