Microfluïdica op z’n kop en in de lucht

| Rense Kuipers

Het kan de wereld van microfluïdica op z’n kop zetten, als het aan UT-startup IamFluidics ligt: geen chips meer, tot wel duizend keer snellere productiecapaciteit én vloeistof druppels die in de lucht kunnen reageren tot vaste deeltjes voor onder andere nieuwe 3D print-toepassingen.

Hogesnelheidsfoto van het ‘in-air microfluidics’-principe, waarbij een druppeltrein (magenta) opgaat in een intacte vloeistof jet (groen) die vervolgens weer opbreekt tot een gecombineerde druppeltrein.

Microfluidica wordt gebruikt voor het bestuderen en manipuleren van vloeistoffen op de micrometerschaal. Zulke kleine en gecontroleerde vloeistofstromen hebben een voorspelbaar karakter en zijn uitermate geschikt voor het produceren van minuscule druppeltjes en deeltjes; een belangrijke grondstof voor bijvoorbeeld medicijnen, cosmetica en chemische producten.

‘Met de conventionele microfluïdische chips kun je in een minuut ongeveer een microliter – één miljoenste van een liter – produceren’, vertelt PhD-student Tom Kamperman. Dergelijke productiecapaciteit is niet toereikend als je bijvoorbeeld een groot reactorvat moet vullen.

In-air microfluidics

De nieuwe technologie heet in-air microfluidics (IAMF) en biedt mogelijkheden om – met dezelfde precisie als microfluïdische chips – de productie van kleine druppeltjes en deeltjes tot duizend keer sneller te maken. ‘Dat kan omdat het productieproces volledig in de lucht plaats vindt, met als bijkomend voordeel dat je geen ingewikkelde chips hoeft te produceren’, vertelt Kamperman. ‘Daardoor biedt IAMF tal van mogelijkheden voor onder ander farmaceutische, voedsel-, chemische en cosmetische industrieën.’

Vrijdagmiddagexperimentjes

‘De technologie hangt eigenlijk van vrijdagmiddagexperimentjes aan elkaar’, lacht Kamperman. ‘Maar het systeem blijkt zeer reproduceerbaar doordat het berust op een nieuwe combinatie van fysische principes die we in detail hebben bestudeerd met hogesnelheidscamera’s.’

Hij voerde het onderzoek uit samen met UT-alumnus Claas Willem Visser (voorheen Physics of Fluids) die momenteel werkzaam is bij Harvard en professoren Detlef Lohse (Physics of Fluids) en Marcel Karperien (Developmental BioEngineering). Het patent voor de technologie is inmiddels aangevraagd en de resultaten van het onderzoek zullen binnenkort worden gepubliceerd.

Serieuze start

Kamperman en Visser kregen begin dit jaar, samen met ondernemer Menno Noorlander (NexusNorth), een STW Take-Off Grant – bedoeld voor academische starters – ter waarde van 40 duizend euro. Daarmee onderzoeken ze momenteel de commerciële haalbaarheid van hun startup IamFluidics.

Noorlander: ‘Terwijl toepassingen gebaseerd op microfluïdische chips nog volop in ontwikkeling zijn, komen wij reeds met een disruptieve technologie. Het is zaak om uit te vinden binnen welke markt we deze technologie als eerste kunnen uitrollen. Momenteel zijn we ons team aan het uitbreiden en, zoals elke startup, op zoek naar nieuwe financieringsmogelijkheden zoals een eerste klant of investeerders.’