Produzione e caratterizzazione di strizioni controllate in canali microfluidici

Droplet microfluidics enables chemical reactions to be performed in small volumes, however, mixing inside droplets is often limited. In this work, a passive method to enhance mixing was investigated, based on the introduction of controlled constrictions in microfluidic capillaries, implemented using 3D-printed inserts. Experimental tests were carried out on droplets containing functionalized paramagnetic beads, used as solid supports for the selective capture of analytes. The objective was to evaluate the ability of the constrictions to redistribute the particles within the droplet, counteracting their accumulation in the rear region. The results show that the constrictions induce additional vortices, but with a limited effect on the overall distribution of the beads. The study therefore highlights the need for further strategies to improve mixing, providing useful insights for the optimization of droplet-based microfluidic systems involving functionalized particles.

La microfluidica a gocce consente di eseguire reazioni chimiche in volumi ridotti, ma il mixing all’interno delle gocce è spesso limitato. In questo lavoro è stato studiato un metodo passivo per migliorare il miscelamento, basato sull’introduzione di strizioni controllate in capillari microfluidici, realizzate mediante inserti stampati in 3D. Le prove sperimentali sono state condotte su gocce contenenti biglie paramagnetiche funzionalizzate, utilizzate come supporti per la cattura selettiva di analiti. L’obiettivo è stato valutare la capacità delle strizioni di redistribuire le particelle all’interno della goccia, contrastandone l’accumulo nella regione di coda. I risultati mostrano che le strizioni inducono vortici aggiuntivi, ma con un effetto limitato sulla distribuzione complessiva delle biglie. Lo studio evidenzia quindi la necessità di ulteriori strategie per migliorare il mixing, fornendo indicazioni utili per l’ottimizzazione di sistemi microfluidici basati su gocce e particelle funzionalizzate.