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声流体芯片为疾病检测铺路

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研究人员在《ACS Nano》期刊发布的“利用声流体增强纳米粒子浓度”(Enriching Nanoparticles via Acoustofluidis)一文中,介绍一种富含声流体纳米粒子的元件,能透过使用低功耗声波,在玻璃毛细管中产生单漩涡声流。由多国研究人员组成的国际研究团队利用方形玻璃微流控芯片在声纹振动下的特殊机械特性,将纳米粒子浓缩于液体中,针对各种应用进行分析。


如上图所示,该声流体元件相当于一个硬币大小;低至5V工作的低功耗设置包括在顶部制造的压电基板(LiNbO3)与叉指换能器(IDT),以及方形玻璃毛细管採用UV环氧薄层接合在基板上。施加射频(RF)信号至换能器(在MHz范围内),可产生表面声波(SAW),并以垂直于玻璃毛细管的方式行进,启动扭转振动模式,并产生具有单漩涡的声流。


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以3D图显示基于声流体的纳米粒子元件,而侧视图(下)则显示SAW如何在表面传播,并在玻璃毛细管中引起扭转振动


这个看似简单的配置已经预先证实,并可作为机械模拟工具。根据研究结果,研究人员能够最佳化并开发工作原型,结合单漩涡声流与声辐射力,以便在较小容量的毛细管中填充次微米与纳米级粒子。


研究人员并以实验验证其最新发现,在毛细管的中心轴向聚集二氧化硅和聚苯乙烯粒子至80nm至500nm范围。声流体芯片还可用于免疫测定责,以萤光获取标记生物标识物的纳米粒子被浓缩,以增强发射信号。


在某些情况下,毛细管内的轴向浓度允许以非常低的浓度(低至0.9nM)检测生物标识物,从而增强了30倍信号强度,相形之下,直接进行萤光测量则无法显示同样微弱存在的生物标识物。


这种低功耗且低成本的声流体芯片还整合了微型光谱仪,适于许多即时诊断(POCT)应用,目前也已有一家新创公司准备商用化这种声流体芯片。


美国杜克大学(Duke University)普拉特工程学院(Pratt School of Engineering)教授Tony Jun Huang表示,“我们初步的发展蓝图是在2020年实现商用化。”


文章来源:微迷



标签:  流体 芯片 微流体 即时诊断
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