SmartFluidics: Automatische Manipulation von Mikropartikeln

Die Manipulation von Mikropartikeln und Zellen spielt eine bedeutende Rolle in zahlreichen medizinischen und biologischen Anwendungen. In den letzten zehn Jahren haben Fortschritte in der Mikrofluidik eine Vielzahl von Funktionen ermöglicht, wie beispielsweise Erkennung, Fokussierung, Mischen, Zählen, Lyse und Analyse einzelner Zellen mittels Lab-on-a-Chip-Technologie.

In dieser Studie präsentieren wir eine neuartige autonome Technik zur präzisen Positionierung einzelner Partikel über die Breite des Mikrokanals mittels ultraschallgetriebener Mikrobläschenströmung. Hierzu integrieren wir Open-Loop-Regelungsalgorithmen in den Betrieb und demonstrieren eine präzise aktive Positionierung von Zellen. Mithilfe unseres Kontrollsystems wird die Positionierung der Partikel für jedes Mikropartikel individuell durchgeführt, unabhängig von seiner Ausgangsposition. Diese Technik kombiniert Kontrollalgorithmen und verschiedene Funktionen zur Detektion der Ausgangsposition eines bestimmten Partikels, Auslösung der Mikroströmung zum richtigen Zeitpunkt durch Ansteuerung des piezoelektrischen Eingangs und Verfolgung des Zielpartikels bis zur Erreichung seiner endgültigen Position mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Mikrometern. Die endgültige Position kann entweder manuell durch den Bediener festgelegt oder automatisch durch die Bewegung des Mauszeigers im Echtzeitmodus definiert werden. Die Entwicklung solcher komplexen Kontrollsysteme sowie die vollständig automatisierte Steuerung von Durchflussrate, Druck und Umschaltung mikrofluidischer Ventile sind aktive Schwerpunkte dieses Projekts.

 

Partner:

  • N.N.

 

Bearbeiter:

  • Amirabas Bakhtiari, MSc.

 

Fördergeber:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft

 

Publikationen:

  • Bakhtiari A, Kähler CJ (2022) Automated monitoring and positioning of single microparticle via ultrasound-driven microbubble streaming. Microfluidics and Nanofluidics 26:59
  • Bakhtiari A, Kähler CJ (2023)Automated microparticle positioning using a pair of ultrasound-actuated microbubbles for microfluidic applications. Microfluidics and Nanofluidics 27:1-9