El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del DOE acaba de desarrollar un chip impreso en líquido que se puede reconfigurar con solo hacer clic en un botón, lo que sirve para múltiples aplicaciones al alterar su composición interna. El chip líquido podría tener funciones tan diversas como sintetizar materiales de batería o seleccionar candidatos a fármacos. Por lo tanto, puede servir como un ‘laboratorio en un chip’ multifuncional y de múltiples materiales.
Los investigadores fabrican este pequeño chip líquido programable mediante impresión líquida. Con una mezcla de sustancias hidrófilas e hidrófobas, pudieron crear micropatrones con geometrías diseñadas a medida. Como resultado, cuando las soluciones acuosas pasan por microcanales con diferentes anchos y son extraídas por bombas externas que operan simultáneamente, el chip logra un flujo químico a través de toda la estructura.
“ Lo que demostramos es extraordinario. Nuestro dispositivo impreso en 3D puede programarse para llevar a cabo reacciones químicas complejas de varios pasos a pedido ”, dijo Brett Helms, científico de planta de la División de Ciencias de Materiales y Fundición Molecular de Berkeley Lab, quien dirigió el estudio. “ Lo que es aún más sorprendente es que esta plataforma versátil se puede reconfigurar para combinar moléculas de manera eficiente y precisa para formar productos muy específicos, como materiales orgánicos para baterías. »
Impresión 3D de microfluidos
La creación de microfluidos es un componente clave de muchos campos como la medicina o la farmacología. Por lo tanto, los dispositivos son muy versátiles y funcionan con una variedad de reacciones químicas. Esto les da las diversas funciones aparentemente contradictorias que puede incorporar el chip líquido. El dispositivo tiene múltiples canales que crean un orden muy específico para que ocurran las reacciones químicas a medida que fluyen. Esto requiere una delicada resolución a nanoescala por parte de la impresora. Asimismo, como este proceso actúa como un sistema circulatorio al separar moléculas y limpiarlas, también puede ser útil para fines farmacéuticos.
“ La forma y las funciones de estos dispositivos solo están limitadas por la imaginación del investigador”, explicó Helms. «La síntesis autónoma es un área emergente de interés en las comunidades de la química y los materiales, y nuestra técnica para dispositivos de impresión 3D para la química de flujo totalmente líquido podría ayudar a desempeñar un papel importante en el establecimiento del campo «.
Para crear el chip líquido programable, el autor principal e investigador postdoctoral Wenqian Feng diseñó un sustrato de vidrio de patrón personalizado. Se imprimieron sobre el sustrato dos líquidos, uno que contenía partículas de arcilla a nanoescala y otro que contenía partículas de polímero. Ambos se reforman en milisegundos, convirtiéndose en un canal o tubo muy delgado de aproximadamente 1 mm de diámetro.
Para este proceso, los investigadores utilizaron una impresora 3D Cellink Inkredible + con una punta dispensadora de calibre 14 como cabezal de impresión. Imprimieron dispersiones de arcilla en aceite de silicona para generar ‘hilos acuosos 3D’, utilizando un script Python para código G. A continuación, planean electrificar las paredes del chip líquido en más experimentos en el futuro. Esto puede permitirles explorar otras aplicaciones en » circuitos totalmente líquidos, celdas de combustible e incluso baterías «.
Imagen destacada cortesía de Berkeley Laboraties. El estudio completo también está disponible aquí .
