پیشرفت ها در بیوشیمی و تکنولوژی برای افزایش حساسیت و اختصاصیت آنالیزها نقش کلیدی در تشخیص های پزشکی و کلینیکالی دارد. روش های تجزیه و تحلیل اغلب در مقیاس macro هستند که نیاز به حجم بزرگی از نمونه می باشند. پیشرفت ها در میکروفلوئیدیک موجب شده که به حجم نمونه به کمتر از 1 میکرولیتر برسد، هزینه ها کاهش یابد، چندین آنالیز همزمان انجام بگیرد و اینکه پرتابل می باشند. بنابراین توسعه روش های بسیار حساس، با انتخابیت بالا، ساده و همچنین پلتفرم های مینیاتوری شده ارزان کاربردهای وسیعی دارد از جمله تشخیص های پزشکی، مانتورینگ محیط زیست و تست های امنیت غذایی.

Microfluidic filtration, concentration, and sorting

استخراج و جداسازی مولکولی از مایعات بیولوژیکی به منظور هدف های تشخیصی و درمانی با استفاده از میکروفلوئیدیک موضوع حساس و مهمی می باشند.

اگر بخواهیم یک مثال بزنیم که نیاز به تشخیص مولکولی سریع از خون باشد می توانیم سپسیس (sepsis) و عفونت های خونی را نام ببریم که موجب مرگ افراد می شود (4). تاخیر در درمان موثر چنین افرادی در هر 6 ساعت تاخیر، به طور متوسط 8% شانس زنده ماند فرد را کاهش می دهد. در روش های معمولی بعد از تشخیص پاتوژن نیاز به تست های آنتی میکروبیال می باشد. جداسازی عامل بیماری زا و کشت آن در محیط کشت خونی استاندارد و تست های آنتی میکروبیال، بین 2 تا 5 روز زمان لازم دارد. (9.10) علاوه براین فقط 10درصد از نمونه های خونی که از بیماران بستری شده گرفته می شود مثبت می باشند. در میکروفلوئیدیک شاهد کاهش زمان انالیز نمونه مقایسه با روش های سنتی هستیم بنابراین یک روش تشخیصی چالش برانگیز می باشد. که در ادامه بیشتر توضیح خواهد داده شد [1].

Passive blood plasma separation at the microscale: a review of design principles and microdevices

جداسازی پلاسما به روش های سنتی (سانتریفیوژ)، وقت گیر و پر زحمت است. زمینه های میکروفلوئیدیک اگرچه در آغاز کار می باشند اما پتانسیل زیادی در زمینه های مختلف مخصوصا بیولوژی و پزشکی تشخیصی از خود نشان داده است. خون یک سیال چند فازی می باشد که از سلول های معلق در پلاسما تشکیل شده است. اجزای اصلی تشکیل دهنده ی خون اریتروریست ها (سلول های قرمز خونی)، لوکوسیت ها (سلول های سفید خونی)، ترومبوسیت ها (پلاکت ها) و پلاسما می باشند. 40 تا 45 درصد از حجم خون را سلول های قرمز خون، 1 درصد آن را سلول های سفید خونی و پلاکت ها و باقی مانده آن تقریبا 55 درصد مایع زرد کم رنگی بنام پلاسما تشکیل می دهد. پلاسما خون انسان از 91درصد آب، 7 درصد پروتئین، 2درصد یون های معدنی و بقیه آن را مواد آلی تشکیل داده اند. چگالی خون 1050–1060 kg m−3 و ویسکوزیته آن 4–5 cP در دمای 37 درجه است. خون کامل یک سیال غیرنیوتونی می باشد در حالی که پلاسما یک سیال نیوتونی است. یکی از چلنج های که در جداسازی سلول های خونی وجود دارد این است که گلبول های قرمز لیز یا همولیز نشوند چون موجب آزاد سازی هموگلوبین می شود که در تست های تشخیصی تداخل ایجاد می کند. هدف نهایی یک وسیله میکروفلوئیدیک این است که جداسازی در بهترین کیفیت، بالاترین بازده و در کمترین زمان ممکن بدون از دست رفتن بخشی از نمونه بدست آید.