جداسازي ميكرو و نانو ذرات با استفاده از روش القاي بار الكتروسينتيك در يك كانال مستطيلي

Separation of micro and nano particles using Induced Charge Electro Kinetic (ICEK) method in a rectangular channel

اگزوزوم‌ها عامل اصلي سرطان هستند و جدا كردن آنها از خون مي‌تواند در تشخيص بيماري مؤثر باشد. ابعاد اگزوزوم‌ها بسيار كوچك است بنابر اين جدا كردن آنها كار بسيار حساسي است. در گذشته بيشتر از سانتريفيوژهاي دور بالا براي اين كار استفاده مي­شد اما عيب اين روش آن بود كه سرعت بالاي اين سانترفيوژها باعث از بين رفتن و تغيير شكل اگزوزوم مي‌شدند، همچنين تجهيزات استفاده شده بسيار گران قيمت بودند. يكي از محبوب ترين روش‌ها كه اخيراً براي جدايش ذرات ريز مقياس استفاده مي‌شود و به نسبت روش ارزان‌تر و ساده‌تري محسوب مي‌شود، القاي بار الكترو سينتيك است. مقاله حاضر به بررسي جداسازي ذرات با استفاده از جريان مستقيم و روش القاي بار الكترو سينتيك پرداخته است و بازه ذرات جدا شده بين µm1 تا nm10 است. زماني كه كانال تحت تاثير ميدان الكتريكي قرار مي­گيرد، گردابه‌هايي در اطراف آن تشكيل مي­شود كه از اين گردابه‌ها براي به دام انداختن ذرات و جدا كردن آنها از سيال استفاده شده است. نتايج نشان داده‌اند كه ذرات با بازده 100% از سيال جدا شده­اند، همچنين در اين مطالعه مدلي براي جدا سازي هم زمان ذرات µm5 و nm100 از يكديگر با بازده 100% ارائه شده است. مدل ارائه شده در اين مطالعه يك كانال مستطيلي است كه در داخل آن يك مانع مستطيلي تعبيه شده و در نرم افزار المان محدود Comsol شبيه سازي شده است.

Exosomes are the main cause of cancer so separating them from blood can be effective in the diagnosis and management of diseases. The dimensions of the exosomes are very small, so separating them is very challenging. Ultracentrifugation is generally used to manipulate exosomes. The very high spin of centrifuges eliminates the exosomes and also it is expensive and requirement of specialized equipment. One of the most popular recent methods is using induce charge electrokinetic phenomena. The present study investigated the separation of biological particles (exosome) based on Induce Charge Electrokinetice (ICEK) methods using direct current (dc). The particle size range is between 1μm to 10nm. Problem geometry is a rectangular channel with a metal rectangular obstacle inside it. The results have shown that the strength of these vortices is large enough to trap the particles. In this study, a model for simultaneous separation of 5μm and 100 nm particles from each other with 100% efficiency is presented. The model presented in this study is a rectangular channel which has a rectangular barrier and simulated in the COMSOL limited element software.