Lorsque les laboratoires médicaux analysent des échantillons de sang à la recherche de signes de maladie, ils utilisent parfois des instruments qui reposent sur une technologie appelée microfluidique numérique. La technique utilise des signaux électriques pour tirer de minuscules gouttelettes de l'échantillon sur une surface afin qu'elles puissent être analysées.

Un inconvénient du procédé est que les signaux électriques ont tendance à endommager la surface sur laquelle les gouttelettes se déplacent, ce qui peut entraîner une défaillance inattendue de l'appareil ou une détérioration au fil du temps.

Maintenant, une équipe de recherche dirigée par des ingénieurs et des scientifiques de l'UCLA a démontré que les dispositifs microfluidiques numériques pourraient être rendus beaucoup plus durables s'ils utilisaient les signaux électriques pour pousser, au lieu de tirer, les gouttelettes sur la surface.

Un article sur le travail a été publié dans La nature . L'avancée pourrait conduire à des outils d'analyse plus puissants et plus fiables pour les laboratoires biochimiques et la surveillance de l'environnement. Cela pourrait également améliorer la durabilité des lentilles à base de liquide utilisées dans des appareils tels que les lecteurs de codes-barres et les caméras dentaires. Ces lentilles peuvent ajuster rapidement leur mise au point car elles contiennent une gouttelette claire qui ajuste rapidement sa forme en réponse aux signaux électriques.

La technologie microfluidique numérique est étudiée depuis près de deux décennies; il est apparu pour la première fois dans les lentilles commerciales il y a environ 10 ans et dans les instruments de diagnostic plus récemment. À ce jour, les appareils ont utilisé hydrofuge, ou hydrophobe, superficies, qui font perler l'eau, de la même manière qu'elle se comporte sur une poêle de cuisson antiadhésive.

Sur les surfaces hydrophobes, l'application d'une tension électrique à une extrémité d'une gouttelette perlée provoque l'attraction de cette extrémité vers la surface et son aplatissement, un phénomène appelé électromouillage. Cela se produit parce que l'eau peut conduire l'électricité, et une gouttelette est suffisamment petite pour que sa tension superficielle la maintienne ensemble comme une seule unité. Cette, combiné au fait que l'autre extrémité de la goutte est toujours repoussée par la surface, provoque le déplacement de la totalité de la goutte vers l'extrémité aplatie, en effet "tirant" le liquide vers l'endroit où la tension électrique est appliquée.

Cependant, la plupart des matériaux sont hydrophiles - lorsque des gouttelettes d'eau sont placées dessus, ils s'aplatissent naturellement, de sorte que les dispositifs microfluidiques numériques utilisent des surfaces recouvertes d'une fine couche hydrophobe. Mais ces revêtements sont susceptibles de tomber en panne car la tension peut les dégrader ou les fissurer.

Pour résoudre ce problème, chercheurs dirigés par Chang-Jin "CJ" Kim, le professeur d'ingénierie Volgenau à la UCLA Samueli School of Engineering, a pour but de faire bouger les gouttelettes sur une surface sans revêtement hydrophobe.