Les chercheurs ont fabriqué un microfiltre rotatif à entraînement magnétique qui peut être utilisé pour filtrer les particules à l'intérieur d'un dispositif microfluidique. Ils ont fabriqué le minuscule filtre tournant en créant un matériau magnétique qui pourrait être utilisé avec une technique d'impression 3D très précise connue sous le nom de polymérisation à deux photons.

Appareils microfluidiques, également connus sous le nom de dispositifs de laboratoire sur puce, peut être utilisé pour effectuer plusieurs fonctions de laboratoire à l'intérieur d'une puce qui mesure généralement quelques centimètres carrés ou moins. Ces dispositifs contiennent des réseaux complexes de canaux microfluidiques et deviennent de plus en plus complexes. Ils peuvent être utiles pour une variété d'applications telles que le criblage de molécules pour leur potentiel thérapeutique ou la réalisation de tests sanguins qui détectent une maladie.

"En changeant la direction du champ magnétique externe, le microfiltre que nous avons fabriqué peut être manipulé à distance à la demande soit pour filtrer des particules d'une certaine taille, soit pour les laisser toutes passer, " dit Dong Wu, membre de l'équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine. "Cette fonctionnalité pourrait être utilisée pour de nombreux types d'études chimiques et biologiques réalisées dans des dispositifs de laboratoire sur puce, et surtout, permet de réutiliser les puces."

Dans la revue The Optical Society (OSA) Lettres d'optique , Wu, avec des collègues de l'Université de technologie de Hefei et du RIKEN Center for Advanced Photonics au Japon, montrent que leurs nouveaux filtres microfiltres rotatifs peuvent trier les particules dans un dispositif microfluidique à hautes performances.

"Ce filtre pourrait éventuellement être utilisé pour trier des cellules de différentes tailles pour des applications telles que l'isolement des cellules tumorales circulantes pour analyse ou la détection de cellules anormalement grandes qui peuvent indiquer une maladie, " a déclaré Chaowei Wang de l'Université des sciences et technologies de Chine. " Avec des développements ultérieurs, il pourrait même être possible de l'utiliser dans des dispositifs placés à l'intérieur du corps pour la détection du cancer. "

Un filtre plus polyvalent

Les filtres avec des trous micrométriques sont souvent utilisés dans les puces microfluidiques comme moyen passif de trier les particules ou les cellules en fonction de la taille des trous. Cependant, parce que le nombre et la forme des trous dans le filtre ne peuvent pas être modifiés dynamiquement, les dispositifs disponibles manquent de flexibilité pour trier différents types de particules ou de cellules à la demande. Pour étendre l'utilité des dispositifs microfluidiques, les chercheurs ont développé un filtre qui peut librement basculer entre des modes tels que le filtrage sélectif et le passage.

Ils ont créé le nouveau filtre en utilisant la polymérisation à deux photons, qui utilise un faisceau laser femtoseconde focalisé pour se solidifier, ou polymériser, un matériau liquide sensible à la lumière connu sous le nom de photoréserve. Grâce à l'absorption à deux photons, la polymérisation peut se faire de manière très précise, permettant la fabrication de structures complexes à l'échelle du micron.

Pour faire le microfiltre, les chercheurs ont synthétisé des nanoparticules magnétiques et les ont mélangées avec la résine photosensible. La fabrication du microfiltre rotatif leur a demandé d'optimiser la densité de puissance laser, nombre d'impulsions et d'intervalles de balayage utilisés pour la polymérisation. Après avoir testé ses propriétés magnétiques sur une lame de verre, ils ont intégré le microfiltre dans un dispositif microfluidique.

Plusieurs modes de filtrage

Pour filtrer les plus grosses particules, un champ magnétique perpendiculaire au microcanal est appliqué. Une fois le processus de filtrage terminé, les grosses particules peuvent être libérées en appliquant un champ magnétique parallèle au microcanal, qui fera tourner le microfiltre de 90°. Le processus de filtrage peut ensuite être répété au besoin.

Les chercheurs ont vérifié les performances de filtrage du filtre à l'aide de particules de polystyrène d'un diamètre de 8,0 et 2,5 microns mélangées dans une solution d'alcool. "Il était clair que les particules plus petites que la taille des pores passaient facilement à travers le microfiltre tandis que les plus grosses étaient filtrées, " a déclaré Chenchu ​​Zhang de l'Université des sciences et technologies de Chine. " En mode de passage, toutes les particules plus grosses capturées par le filtre ont été emportées par le fluide, qui évite le colmatage du filtre et permet la réutilisation du microfiltre."