新型微流體技術(shù)測量微纖維的彈性模量 廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程

香港大學(xué)的一個(gè)工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新穎的微流體技術(shù)，能夠大大增強(qiáng)材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的應(yīng)用。

該創(chuàng)新技術(shù)利用微流體通道內(nèi)的“繩索卷繞”現(xiàn)象，為高通量評(píng)估彈性微纖維的柔韌性提供了一種有前途的解決方案。它可以有效地測量彈性模量，而彈性模量是決定微纖維在細(xì)胞生長、DNA 復(fù)制、仿生機(jī)器人的人造肌肉設(shè)計(jì)等機(jī)械性能的因素。

這些微纖維是各種高科技和醫(yī)療產(chǎn)品以及生物結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵成分，例如細(xì)胞骨架、蜘蛛絲和光纖。

該項(xiàng)新型微流控技術(shù)是由香港大學(xué)機(jī)械工程系的 Anderson HC Shum 教授和 Yuan Liu 博士與普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家 Howard A. Stone 教授和 Janine K. Nunes 博士以及法赫德國王石油礦產(chǎn)大學(xué)的 Jack HY Lo 博士合作開發(fā)的。

該研究成果發(fā)表在美國科學(xué)院院刊上，題為“通過繩索卷繞對(duì)微纖維彈性模量進(jìn)行高通量測量”。

新方法利用彈性模量和卷繞半徑之間的定量相關(guān)性，無需手動(dòng)處理樣品。這樣每小時(shí)可以測量 3,300 根纖維，這比現(xiàn)有方法有了顯著改進(jìn)，與使用典型的拉伸試驗(yàn)機(jī)相比，測量結(jié)果提高了千倍。

這一突破顯著減少了耗時(shí)且需要大量技巧的樣品裝卸過程，這對(duì)于微小而脆弱的樣品尤其有益，例如絲狀細(xì)菌、肌動(dòng)蛋白絲、DNA、碳納米管和功能性微纖維。

沈教授表示：“我們的方法不僅簡化了測試過程，而且還整合了制造和測試階段。”

“借助在線測量功能，我們將‘微纖維制造’和‘彈性模量測量’結(jié)合在同一生產(chǎn)線上，現(xiàn)在我們可以在生產(chǎn)后立即測量每根纖維的彈性模量。這樣，我們就可以通過實(shí)時(shí)調(diào)整工藝變量(如紫外線強(qiáng)度)立即識(shí)別和糾正缺陷。

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