上海復旦專家發(fā)明光控微流體新技術
如果有一天,不僅能在家驗血糖,包括血常規(guī)、肝功能、腎功能等血液的各項指標檢測都能在家完成,那將節(jié)省不少來回醫(yī)院及排隊檢測的時間及精力!昨天,復旦大學俞燕蕾教授團隊對外發(fā)布的一項新技術,有望使這樣的暢想成為可能。該團隊突破了微流控系統(tǒng)簡化的難題,采用新型液晶高分子光致形變材料,構筑出具有光響應特性的微管執(zhí)行器,可實現(xiàn)對包括生物醫(yī)藥領域常用液體在內的各種復雜流體的全光操控。
用仿生原理制成新型材料
聽起來似乎有點專業(yè),打一個形象的比喻,就是這個新技術使得微管內的液體如同人體的血液一樣,自行流動起來,而且驅動液體的并不是外置的機械動力,而是無需接觸到液體本身的光的照射。
俞燕蕾教授表示,傳統(tǒng)的微流體器件通常采用硅材料、玻璃等非響應性材料構建。由這些材料構筑的微流體器件需要連接許多外部驅動設備來完成微量液體的操控。
然而,通過向自然界“取經”,團隊發(fā)現(xiàn)動脈血管管壁因其層狀結構的存在,可承受高達2000毫米汞柱的壓強,可謂異常堅韌。受此啟發(fā),團隊用仿生原理成功制備出了新型光致形變液晶高分子材料。采用該材料,團隊已成功構筑直形、Y形、S形及螺旋形的自支撐微管執(zhí)行器,可用于在光照條件下操控不同類型的液體運動。
可將血液數(shù)據(jù)傳回醫(yī)院
記者昨天在采訪中看到,這種微管執(zhí)行器非常細小,直徑僅僅相當于一根自動鉛筆芯的大小。據(jù)悉,其制作成本很低,1厘米材料微管相當于4元人民幣,而且只需要利用普通的LED光的照射,就可以實現(xiàn)管內液體的流動。
實現(xiàn)了微管內流體的光驅動,在未來可以有哪些實際的應用呢?俞燕蕾團隊暢想,現(xiàn)在很多生物性監(jiān)測比如驗血,患者必須到醫(yī)院去抽血——因為要有很多外掛設備來配合檢測,但是如果光控微流體技術得到應用,老百姓在家就可以通過這些新型微管來使血液進行分離檢測:“在管內的各段事先涂上各種檢測需要的試劑,通過血液的光控流動,將每一段得到的數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳回醫(yī)院”,這樣,人們在家就可以驗血,不用跑醫(yī)院甚至大排長隊了。
該技術正在申請國際專利
當然,俞燕蕾教授也表示,要實現(xiàn)在家驗血的功能,材料和器件本身還要進行進一步的改進。
據(jù)悉,該新技術已經發(fā)表在國際頂尖科學雜志《自然》雜志上,并正在申請國際專利,《自然》 雜志的編審評價說,俞燕蕾教授研究團隊受動脈血管的結構,特別是其強度以及改變形狀來泵血的能力所啟發(fā),設計了一種光控管狀系統(tǒng)。微管受到光照時會產生形變,這種外形的變化驅動液體以可控的速率和方向進行長距離的運動。該體系能驅動液體產生S 形和螺旋形運動軌跡,這在以往報道的封閉微通道中是無法實現(xiàn)的。不僅如此,微管還可操控各種類型的液體和混合物,包括乳化液、汽油等復雜流體,這是現(xiàn)有的光驅動方法無法操控的。此外,該體系還擁有操控生物醫(yī)用領域常用液體的功能,例如細胞懸濁液和緩沖溶液,預示其可用于芯片實驗室領域。(新聞晨報記者 林穎穎)
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