¿Qué es un homogeneizador de alta presión con microfluidos?
¿Cuál es el principio de funcionamiento del homogeneizador de microfluidos de alta presión?
El homogeneizador de alta presión con microfluidos, también conocido como HPH (por sus siglas en inglés), es un dispositivo utilizado para la mezcla y emulsificación controlada de fluidos a pequeña escala. Funciona sometiendo la muestra de fluido a altas presiones, típicamente en el rango de varios miles a decenas de miles de libras por pulgada cuadrada (psi), dentro de un canal microfluídico. Este entorno de alta presión permite la eficiente dispersión y fragmentación de partículas, células o gotas, lo que conduce a la homogeneización de la muestra. La naturaleza microfluídica del dispositivo permite un control preciso sobre el flujo y la dinámica de mezcla, lo que facilita una mayor escalabilidad, reducción en los volúmenes de muestra y mejor eficiencia del proceso. Los homogeneizadores de alta presión con microfluidos encuentran aplicaciones en diversos campos, como la biotecnología, la industria farmacéutica y la ciencia de los alimentos.
El homogeneizador de alta presión con microfluidos NanoGenizer, por ejemplo, prepara nanomateriales mediante la generación de alta velocidad de flujo a través de una pequeña abertura utilizando una geometría interna fija especialmente diseñada, todo ello bajo ultra alta presión (hasta 60,000 psi). Durante el proceso de homogeneización, ocurren cambios en las propiedades físicas, químicas y estructurales, lo que resulta en una suspensión homogénea a escala nanométrica. La presión de un homogeneizador convencional se encuentra dentro de los 15,000 psi, mientras que un homogeneizador de alta presión puede alcanzar los 30,000 psi, y un homogeneizador de ultra alta presión puede llegar hasta los 60,000 psi.
Homogeneizador de alta presión en microfluidos Genizer
El homogeneizador de alta presión con microfluidos a escala de laboratorio está diseñado para ofrecer un rendimiento efectivo en la reducción del tamaño de partículas y la ruptura celular. Este equipo utiliza tecnología de chorro microfluídico de alta presión y está equipado con módulos de potencia y procesamiento modulares. Está especialmente diseñado para procesar muestras raras y valiosas, con un diseño de volumen muerto mínimo y una velocidad de flujo continua capaz de procesar hasta 120 mL/min. El homogeneizador de alta presión ha ganado reconocimiento en diversas aplicaciones de nanotecnología debido a su notable velocidad de corte, excelente repetibilidad y escalabilidad.
La tecnología central de este homogeneizador de alta presión se encuentra en su cámara de interacción con microfluidos. El equipo consta de una unidad de potencia, que incluye el sistema de alimentación, el sistema de control y el sistema de bombeo de
alta presión, y una unidad de procesamiento, que incluye la cámara de interacción de diamante microfluídico, la entrada y salida de material y el intercambiador de calor. La cámara de interacción de diamante es un componente especialmente diseñado con microcanales de diamante en forma de Y o Z. Esta cámara facilita la generación de microchorros de alta presión y alta velocidad que procesan las muestras. Al presurizar y acelerar las muestras con el intensificador, los microchorros pueden alcanzar velocidades de hasta 1,000 m/s, superando la velocidad del sonido (340 m/s). A medida que los microchorros de alta velocidad pasan por los microcanales de la cámara de interacción de diamante, experimentan varios efectos físicos como corte de alta frecuencia, impacto de alta energía, cavitación y caída de presión. Estos efectos homogeneizan el material y lo reducen a escala nanométrica. La cámara de interacción de diamante sirve como el área central donde los microchorros de alta velocidad generan cortes de alta velocidad, colisiones de alta energía y otros efectos. Los microcanales de diamante en forma de Y o Z aseguran una distribución de tamaño de partícula consistente y repetible, garantizando así la precisión en el proceso de homogeneización.
Diagrama esquemático de la estructura interna de la cámara de interacción de homogeneización de una sola ranura (derecha: con puertos de enfriamiento)
Chambera
de interacción de homogeneización.
