Des chercheurs de l'Université Griffith ont résolu un problème affectant les micro-réacteurs de la taille d'une gouttelette, ce qui pourrait améliorer la viabilité d'applications telles que l'administration de médicaments et la gestion des déchets. Publié dans Lettres de physique appliquée , la technique développée par l'équipe utilise la condensation pour remplir de manière non invasive les billes liquides qui s'effondrent auparavant en raison de l'évaporation.

"Les billes liquides sont des gouttelettes de solution que nous enveloppons dans une fine couche de microparticules qui peuvent être utilisées pour un certain nombre d'applications biologiques, chimiques et biochimiques", a déclaré le co-auteur, le professeur Nam-Trung Nguyen du Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"Les billes liquides sont utilisées comme microréacteurs pour abriter divers objectifs chimiques, biochimiques et biologiques comme la croissance de cellules et des applications telles que la PCR commune, une technique d'amplification de l'ADN utilisée pour détecter le COVID-19.

"L'utilisation de billes liquides à ces fins réduit considérablement les quantités de réactifs et de consommables en plastique nécessaires."

Pour créer les billes, une goutte de la solution de réaction est roulée sur un lit de poudre de particules hydrophobes (résistantes à l'eau) ou de particules oléophobes (résistantes à l'huile), de sorte qu'elles créent une barrière autour de la goutte qui isole son contenu de l'environnement.

Une fois formées cependant, les billes liquides font face à un problème majeur :l'évaporation.

"Le revêtement de particules qui se forme autour de la gouttelette peut contenir un liquide dont le volume varie de quelques nanolitres à quelques microlitres", a déclaré l'auteur principal, le Dr Kamalalayam Rajan Sreejith du Queensland Micro and Nanotechnology Centre.

"Le revêtement en poudre autour de la gouttelette est poreux, ce qui signifie que le liquide peut s'évaporer lentement. En raison de ces heures supplémentaires, le liquide peut disparaître, en particulier lorsque la température extérieure est plus élevée ou oscille constamment entre des températures élevées et basses, comme cela se produit dans les réactions PCR.

"Ce processus fait perdre au marbre liquide son volume et finit par se déformer et s'effondrer."

Les solutions passées à ce problème consistaient à remplir de manière invasive le liquide perdu à l'aide de pompes à seringue et nécessitaient des techniques très difficiles telles que la détection de débit et le contrôle précis du débit.

"Pour éviter ces difficultés, nous avons développé une méthode simple et non invasive pour recharger les billes liquides", a déclaré le professeur Nguyen.

"Le processus que nous avons développé repose sur la condensation, de la même manière que la rosée se forme sur le côté de votre canette de coca. Lorsque l'humidité et la température sont correctes, l'eau contenue dans l'air se condense sur la canette pour former des gouttelettes d'eau.

"Nous imitons ce processus pour remplir le marbre liquide en concevant la condition externe autour du marbre pour encourager l'eau dans l'air extérieur à se condenser sur le marbre comme il le fait la canette de coke et est ensuite collectée à l'intérieur du revêtement poreux, permettant au marbre liquide de remplir et empêcher le flambage ou l'effondrement."

Ce processus de remplissage actuel a été démontré dans un environnement spécialement conçu, mais les chercheurs espèrent l'optimiser pour une utilisation pratique dans diverses applications microfluidiques. + Explorer plus loin

La curieuse tâche de regarder les billes liquides sécher