微流体学和片上学习研究 - 涉及操纵少量液体以进行物理,化学,生物学和医学的小型化实验 - 是一个多产的研究领域。但是,到目前为止,还没有很多已发表的例子说明如何以一种易于理解的方式向学生传授教学,或者如何以相对可靠的方式向公众传播该领域的众多重大进展。

为了解决这个问题,在AIP出版社的Biomicrofluidics期刊上,一组研究人员对已发表的关于微流体教育的文献进行了回顾,并为想要改进自己的微流体教学和推广的人提供方法和建议。

“科学教育和外展现在都很受欢迎,公共宣传也越来越重要,因为税收资助了大量的研究,”赫尔大学的尼科尔帕姆说。“公众对科学进步的认识对民主社会的良好决策至关重要。”

微流体术语包括用于操纵极小体积流体的各种工具,范围从attolite(一升五分之一)到微升(一微升是百万分之一升;一罐可乐,例如,体积为355,000微升)。这项技术非常有用,因为它使科学家们能够实现小型化实验,从而降低化学品和试剂的消耗量,减小样品量,减小更便携的仪器。

“许多实验可以更快或更有效地进行,并且可以精确控制局部条件,这在大型培养皿或反应容器中是不可能实现的,”ETHZürich的合着者Darius Rackus说。“微流体学的目标之一是通过从用于计算的专用房间和设施到可用于化学和生命科学的任何地方的小型化手持式计算机来反映计算机科学的历史和进步。”

最常见的微流体形式是微通道,其基本上是小的管道系统,其宽度或高度至少为1至10微米。在该长度尺度下,流体具有低雷诺数(惯性力与粘性力的比率),这意味着它们表现出层流(与湍流相反)。

“这意味着流动的流体不会混合,而是继续沿流动方向流动,”Rackus说。“这是一个有用的现象,许多研究人员都可以利用这些现象精确控制微流体装置中流体和颗粒的位置。”

在该小组的评估中,他们确定大多数将微流体与教学或外展相结合的例子大致分为两类:微流体教学或微流体教学。关于微流体学的许多教学实例都集中在微流体系统的物理学和工程学上。

“这些可能是解释概念的演示,例如流动行为或设计项目,学生们可以创建微流体设备来解决特定问题,”Pamme说。“在使用微流体进行教学的情况下,我们发现微流体被用作研究物理,化学或生物现象的手段的例子。”

该组织希望更多的学生接触微流体将增加对微流体多学科领域的兴趣,并最终导致该领域的更多研究人员。

“我们希望我们的论文能够让教育工作者将微流体纳入他们的课程 - 无论是有趣还是认真的方式 - 并分享关于如何让公民参与医学和临床诊断开发,环境分析,化学合成的想法,这些都是以工程和物理概念为基础,“斯坦福大学的合着者Ingmar Rieldel-Kruse说。“鉴于文献中的报道有限,我们希望鼓励更多地分享 - 无论是正式的还是非正式的 - 用于教授微流体的思想和活动。”