Z przyjemnością informujemy, że Tetuko Kurniawan z Zakładu Biosystemów i Miękkiej Materii otrzymał stopień doktora w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie inżynieria mechaniczna.
Tematem jego rozprawy doktorskiej była praca pt. „Droplet Generation in Microfluidic Cross-Junctions: Mechanisms and Applications as Cell Incubators”, której polski tytuł brzmi: „Wytwarzanie kropel w mikroprzepływowych złączach krzyżowych: mechanizmy i zastosowania jako inkubatory komórkowe”.
Stopień doktora został nadany uchwałą Rady Naukowej IPPT PAN w dniu 29 maja 2025 roku. Promotorem rozprawy był dr hab. Piotr M. Korczyk, prof. IPPT PAN, a promotorem pomocniczym – dr inż. Sławomir Błoński z IPPT PAN.
Mikroprzepływy kropelkowe to stosunkowo nowa i dynamicznie rozwijająca się technologia, która zrewolucjonizowała badania biomedyczne. Umożliwia ona precyzyjne, wysokoprzepustowe analizy pojedynczych komórek, dostarczanie leków oraz diagnostykę w punktach opieki. Technika ta opiera się na wytwarzaniu małych, odizolowanych objętości cieczy powstających z niemieszających się płynów, zazwyczaj oleju i wody, w sieciach mikroskalowych kanałów utworzonych w układach mikroprzepływowych. Większość mikroprzepływowych platform kropelkowych z pasywnymi generatorami kropelek działa w ograniczonym zakresie roboczym, w tzw. reżimie „squeezing”. W procesie formowania kropelek w tym reżimie oddziaływania międzyfazowe dominują nad oddziaływaniami lepkościowymi. Przyjmuje się, że formowanie kropli w reżimie „squeezing” jest niewrażliwe na względną wielkość tych sił, opisaną liczbą kapilarną (Ca). Dzięki temu reżim ten jest korzystny, ponieważ formowanie kropli jest mało wrażliwe na właściwości cieczy, a ich wielkość można regulować, zmieniając stosunek obu przepływów. Jednakże tworzenie kropli w zakresie niższych liczb kapilarnych wykazuje znaczne odchylenie od zachowania typowego dla reżimu „squeezing”, co nadal nie jest dobrze zrozumiane. W niniejszym badaniu zbadano proces tworzenia kropli w mikroprzepływowych połączeniach krzyżowych przy bardzo niskich wartościach Ca. Wstępne wyniki wykazały, że poniżej typowego zakresu reżimu „squeezing” występuje inny tryb formowania kropli, w którym ich objętość silnie zależy od liczby kapilarnej. Wzorzec ten, znany jako „leaking”, został niedawno opisany w kontekście tworzenia kropli w złączach T. Niniejsze badanie ujawnia fundamentalną różnicę w mechanizmie tworzenia kropli między połą-czeniami krzyżowymi a złączami T. W połączeniach krzyżowych szyjka formującej się kropli może znacznie się wydłużyć przed jej oderwaniem. W przeciwieństwie do złączy T, wielkość tego wydłużenia zależy istotnie od wartości liczby kapilarnej. Wydłużenie to znacząco wpływa na końcową objętość kropli w reżimie niskich wartości Ca. Aby zrozumieć ten proces, przeprowadzono analizę matematyczną, która wyjaśnia zależność wydłużenia kropli od liczby kapilarnej. Zaproponowano uogólnione prawo skalowania dla objętości kropli w mikroprzepływowych połączeniach krzyżowych, a następnie zweryfikowano je na podstawie danych eksperymentalnych uzyskanych z urządzeń o różnych geometriach przekroju. Uzyskane wyniki przyczyniają się do lepszego zrozumienia mechaniki formowania kropli w bardzo niskim zakresie liczby kapilarnej. Dodatkowo, badanie porusza praktyczne aspekty wykorzystania mikroprzepływów kropelkowych jako inkubatorów komórkowych. Zaproponowano skuteczne metody minimalizacji czasu ładowania pożywki zawierającej komórki oraz transportu masy cieczy w postaci kropli przez przepuszczalny materiał PDMS. Wykazano, że opracowana platforma mikroprzepływowa może utrzymać żywotność większości komórek przez ponad 24 godziny.
Tetuko Kurniawan przed rozpoczęciem studiów doktoranckich w IPPT PAN uzyskał tytuł magistra w Graduate Institute of Applied Mechanics na National Taiwan University oraz tytuł inżyniera mechanika na Bandung Institute of Technology w Indonezji. Obecnie pełni funkcję kierownika projektu NCN Preludium. 23.
Nowy doktorant pragnie złożyć serdeczne podziękowania swoim promotorom, kolegom z IPPT PAN oraz przyjaciołom z całego świata za wsparcie i otuchę. Pracę tę dedykuje także swojej rodzinie, ze szczególnym uczuciem i pamięcią o ukochanej siostrze, która niedawno odeszła.
