Sustaining redox-magnetohydrodynamics (R-MHD) microfluidics by switching oppositely-polarized permanent magnets: Synchronized activation and automation
Sustaining redox-magnetohydrodynamics (R-MHD) microfluidics by switching oppositely-polarized permanent magnets: Synchronized activation and automation
复制标题
通过切换相反极化的永磁体来维持氧化还原磁流体动力学 (R-MHD) 微流体：同步激活和自动化
DOI：
10.1016/j.snb.2021.130415
复制
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Fritsch, Ingrid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Khan, Foysal Z.;Abrego Tello, Miguel;Parette, David N.;Fritsch, Ingrid
氧化还原磁流体动力学（R-MHD）微流体技术的变革性进展被证明可以通过微型化方法无限延长其泵送持续时间，同时保留其作为内部、独立、设备上、主动和多功能泵的独特性，还可以推动流体循环。R-MHD可以满足微全分析系统（μTAS）中对微流体进行微调的需求，以自动化的方式实现多种功能，而传统的带有通道和/或阀门的外部泵无法实现这些功能。在MHD中，由策略激活的电极之间的离子电流和来自永磁体或电磁体的磁通量的叉积产生的体力驱动流体。导电聚合物修饰的电极（例如，用聚（3，4-亚乙基二氧噻吩），PEDOT）涉及法拉第过程以将外部电路中的电子电流转换为溶液中的离子电流，克服限制先前MHD微流体应用的气泡产生和电极腐蚀。PEDOT-R-MHD泵送可使用多种溶液成分且不含氧化还原添加剂。然而，在PEDOT膜中的氧化还原位点完全氧化/还原之后，泵送停止。这项新的进展使PEDOT改性电极之间的电流反向，以使聚合物放电/充电，同时交换相反极性的永磁体，以维持恒定的单向泵送速度，并在没有感应加热的情况下短暂暂停。影响流体速度的因素进行了描述，包括跨磁体组件的位置，电流大小和同步与电流反转。使用模型系统（生物相容性磷酸盐缓冲盐水中的微珠），其可以更广泛地推广到生物和环境应用，其中开始、停止和无限期地维持样品的泵送是重要的。
A transformative advance in redox-magnetohydrodynamics (R-MHD) microfluidics is demonstrated that indefinitely extends its pumping duration with a miniaturizable approach, while preserving its uniqueness as an internal, self-contained, on-device, active and versatile pump that can also propel fluid in a loop. R-MHD can address the need for fine-tuning microfluidics in micro total analysis systems (μTAS) for multiple functions in an automated fashion that conventional external pumps with channels and/or valves that determine direction cannot fulfill. In MHD, a body force produced by the cross product of ionic current between strategically-activated electrodes and magnetic flux from a permanent magnet or electromagnet drives the fluid. Conducting-polymer-modified electrodes (e.g. with poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), involve faradaic processes to convert electronic current in the external circuit to ionic current in solution, overcoming bubble generation and electrode corrosion that limited previous MHD microfluidic applications. PEDOT-R-MHD pumping operates with a wider variety of solution compositions and without redox additives. However, pumping stops after complete oxidation/reduction of redox sites in the PEDOT films. The new advance reverses current between PEDOT-modified electrodes to discharge/recharge the polymer while simultaneously swapping permanent magnets of opposite polarities to sustain a constant, unidirectional pumping speed interrupted with brief pauses and without inductive heating. Factors affecting fluid velocities are described, including positions across the magnet assembly, current magnitudes and synchrony with current reversal. A model system (microbeads in biologically-compatible phosphate-buffered saline) is used, which can be generalized more broadly to biological and environmental applications, where starting, stopping, and indefinitely sustaining pumping of a sample are important.
登录
查看更多内容
影响因子：
8.4
作者：
Weston, Melissa C.;Fritsch, Ingrid
通讯作者：
Fritsch, Ingrid
影响因子：
7.4
作者：
Nash, Christena K.;Fritsch, Ingrid
通讯作者：
Fritsch, Ingrid
2014 年 Colin G. Fink 夏季研究奖学金 — 摘要报告：通过交流磁流体动力学在聚（3,4-乙撑二氧噻吩）修饰电极上进行先进微流体泵送
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
作者：
Christena K. Nash
通讯作者：
Christena K. Nash
氧化还原磁流体动力学、平流剖面引导酶测定检测：走向多重并行分析。
影响因子：
7.4
作者：
V. Sahore;I. Fritsch
通讯作者：
I. Fritsch
影响因子：
7.4
作者：
Gao, Feng;Kreidermacher, Adam;Fritsch, Ingrid;Heyes, Colin D.
通讯作者：
Heyes, Colin D.