Изобретён гибридный миксер микроскопических размеров
В современных биологических и химических исследованиях всё большую востребованность получают микромиксеры – устройства микроскопических размеров, вплоть до нескольких микрометров, способные, подобно обычным миксерам, перемешивать различные жидкости. Микромиксеры позволяют получить смесь за очень короткое время.
Такие устройства бывают двух типов – активные и пассивные. Активные используют для смешивающей работы внешние силы – магнитное поле, акустические волны, тепло и др. Такие микромиксеры имеют довольно сложную конструкцию, поэтому они недолговечны и ненадёжны. В связи с этим интерес у исследователей вызывают пассивные миксеры – значительно более простые и надёжные конструкции. Для смешивания они используют лишь энергию потока воды. Эти устройства обычно состоят из одной или нескольких металлических пластин, расположенных в небольшой трубке. У пластин имеются отверстия разной величины и формы; жидкость, протекающая через эти отверстия, создаёт вращение трубки, которое, в свою очередь, приводит к возникновению турбулентного потока, при котором слои жидкости обмениваются компонентами. Форма и размеры отверстий определяют характер вращения устройства.
Особенно мощный и эффективный миксер, названный гибридным, создала недавно международная группа учёных, в которую вошли исследователи из Ирана, России и Австралии. В сущности, это объединённые в одну систему несколько пассивных микромиксеров разных конструкций. Сами эти миксеры были также собраны этой группой, которая использовала различные математические модели смешения жидкостей. Эксперименты с различными комбинациями позволили создать наиболее удачную конструкцию, которая смогла обеспечить практически стопроцентное перемешивание жидкостей с небольшим коэффициентом вязкости. Для жидкостей с более высоким показателем вязкости удалось добиться 90-процентного перемешивания.
Маджид Варкиани, один из авторов работы, сообщает, что благодаря сочетанию нескольких элементов разной формы устройство имеет максимальную эффективность; в скором будущем эта система заменит традиционные микромиксеры, применяющиеся в наше время.
Микромиксеры используются не только для перемешивания химических смесей для последующего использования в инкубаторах. В биологии и медицине их применяют для анализа, очистки и синтеза ДНК, а также для транспортировки лекарственных средств.
Статья о данном исследовании была опубликована в издании RSC Advances.
Революционные микромиксеры разрабатываются и другими учёными. Недавно нидерландские и немецкие специалисты создали целое микроустройство, состоящее из микромиксера и микрожидкостного чипа; этот «агрегат» позволяет быстро оценивать обмен и воздействие различных токсичных веществ в организме. Устройство должно поступить на вооружение токсикологов. В данном случае микромиксер представляет собой двухкамерную конструкцию; в одну камеру подаётся токсичное вещество, а в другую – белок, вещества подаются под углом и этим обеспечивают вращение. Разработать такую конструкцию пришлось по причине того, что другими методами оценить воздействие токсичного вещества затруднительно: связывание частиц отравляющего вещества и макромолекулы белка в организме происходит очень быстро.
