- “Rheo-control” di particelle in canali microfluidici
Sommario La necessità di risolvere alcuni problemi connessi col settore biomedico, ha portato negli ultimi anni la comunità scientifica a interessarsi della microfluidica. Recentemente, inoltre, è stato dimostrato che fluidi viscoelastici possono essere attivamente utilizzati per promuovere la migrazione di particelle trasversalmente alla direzione del flusso in canali microfluidici. In questo lavoro, viene condotta una campagna sperimentale sull’effetto della reologia del fluido sospendente sulla migrazione di particelle in canali microfluidici a sezione quadrata. Viene mostrato che particelle sospese in un fluido elastico a viscosità costante migrano verso il centro del canale. Quando invece, il fluido sospendente presenta una zona di shear-thinning e le condizioni di flusso portano a esplorare quella zona, le particelle migrano verso i quattro angoli del canale. Viene inoltre mostrato, che la migrazione di particelle dipende anche dalla presenza all’interno del fluido sospendente di strutture supramolecolari. In particolare, sebbene globalmente la direzione della migrazione delle particelle sia la stessa, la loro disposizione spaziale non coincide con quella trovata per fluidi che non formano questo tipo di strutture. I risultati qui presentati mostrano che è possibile effettuare un “rheo-control” di particelle in microcanali.
Parole chiave microfluidica, focusing, migrazione di particelle, fluidi viscoelastici
Abstract In the recent years, microfluidics has been widely used for facing several problems connected with biomedical applications. More recently, viscoelastic fluids have been found to be an attractive way for promoting the migration of particle transversally to the flow direction in simple microfluidic straight channels. In this work, the effect of fluid rheology on particle migration in square-shaped microfluidic channels is studied. Particles suspended in an elastic constant-viscosity fluid migrate towards the centreline of a square-shaped microchannel. Particles suspended in a fluid exploring the shear-thinning region migrate towards the four corners of the channel. In addition, we found that particle migration is affected by the presence of supramolecular structures within the suspending liquid. In particular, even if the migration direction is globally the same, particle positions are different respect to the case where supramolecular structures are not present in the suspending liquid. The results reported here clearly show that an active “rheo-control” of particles in microfluidic devices is possible.
Keywords microfluidics, focusing, particle migration, viscoelastic fluids