Ein mikrofluidisches Gerät transportiert winzige Flüssigkeitsmengen durch Kanäle, die kleiner als ein Millimeter sind. Ein Tropfen Blut, einige wenige Zellen, ein Pikoliter Reagenz. Der Maßstab ist klein, die Vorteile jedoch groß: weniger Probenmaterial, weniger Reagenz, schnellere Reaktionen und präzise Steuerung. Die Mikrofluidik bildet das Fundament von Lab-on-a-Chip-Systemen und ist ein eigenständiges, schnell wachsendes Forschungsgebiet.

Die Physik im Mikromaßstab ist anders. Laminare Strömung dominiert, d. h. Flüssigkeiten bewegen sich in parallelen Schichten ohne Turbulenzen. Diffusion verläuft schnell, da die Distanzen kurz sind. Die Oberflächenspannung spielt eine wichtige Rolle. Elektrokinetische Verfahren ermöglichen den Transport von Flüssigkeiten ohne Pumpen. Diese Eigenschaften erlauben eine präzise Steuerung und neuartige Funktionen. Die Tröpfchenmikrofluidik erzeugt beispielsweise Tausende von gleichmäßigen Tröpfchen pro Sekunde für das Hochdurchsatz-Screening.

Mikrofluidik findet Anwendung in der Diagnostik, wo ein Blutstropfen auf verschiedene Marker analysiert werden kann. Sie wird in der DNA-Sequenzierung eingesetzt, wo mikrofluidische Chips Bibliotheken erstellen und DNA amplifizieren. In der Wirkstoffforschung werden Zellen auf einem Chip kultiviert und getestet. Mikrofluidik findet Verwendung in Organ-on-a-Chip-Systemen, die menschliches Gewebe modellieren. Auch in der Chemie kommt sie zum Einsatz, wo Reaktionen in Tröpfchen durchgeführt werden.

Das Forschungsgebiet ist interdisziplinär und vereint Ingenieurwesen, Physik, Chemie und Biologie. Die Bauelemente werden häufig aus Polydimethylsiloxan, einem flexiblen Polymer, mittels Weichlithografie hergestellt. Die Technologie befindet sich noch in der Entwicklung, birgt aber ein großes Potenzial.