科學(xué)家過去常常通過將生物和化學(xué)試劑攪拌到試管中來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
如今，他們使用郵票大小的微流控芯片使研究自動(dòng)化。在這些微小的設(shè)備中，數(shù)百萬個(gè)微觀粒子被捕獲在水滴中，每個(gè)水滴充當(dāng)單個(gè)實(shí)驗(yàn)的“試管”。該芯片一次通過一個(gè)微小的通道，將許多液滴匯聚在一起，在該通道中，激光探測每個(gè)通過的液滴，每秒記錄成千上萬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
這些芯片可用于測試新抗生素，篩選藥物化合物，對單個(gè)細(xì)胞的DNA和RNA進(jìn)行測序，以及加快科學(xué)發(fā)現(xiàn)的步伐。
然而，問題在于，飛向漏斗狹窄端的液滴會(huì)變得擁塞和碰撞，以破壞實(shí)驗(yàn)的方式分解，就像過去粉碎試管一樣。斯坦福大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)副教授唐迪說：“這是一個(gè)交通問題，就像有幾排汽車試圖擠過收費(fèi)站一樣。”
但是她的實(shí)驗(yàn)室最近展示了如何通過在漏斗的底部放置微小的“交通圓”，使液滴以有序的方式排成一行，從而使微動(dòng)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)系統(tǒng)中以更少的碰撞發(fā)生，從而使微流控實(shí)驗(yàn)更加有效。 。(請參見視頻)。
在美國國家科學(xué)院院刊上發(fā)表的一篇論文詳細(xì)介紹了這一發(fā)現(xiàn)，她和她的團(tuán)隊(duì)由前斯坦福大學(xué)工程學(xué)研究生艾莉森·比克(Alison Bick)領(lǐng)導(dǎo)，指出與交通圈系統(tǒng)相比，液滴破裂的發(fā)生頻率要低1000倍。當(dāng)今容易發(fā)生擁塞的微流控芯片。研究人員發(fā)現(xiàn)，交通圈的位置是關(guān)鍵變量。離漏斗出口太遠(yuǎn)的交通圈不會(huì)對分手產(chǎn)生影響。離出口太近的交通圈最終導(dǎo)致更多的“事故”，碰撞和破壞。
湯說：“在障礙物的放置上有一個(gè)最佳的地方，可以最大程度地減少液滴流中破碎和碰撞的減少。”使用位置合適的交通圈可以使實(shí)驗(yàn)效率提高300%。
該技術(shù)可能導(dǎo)致篩選藥物化合物的更快方法，以及許多其他好處。例如，它在3D打印中可能有用，因?yàn)槟承?D打印機(jī)以類似的方式工作：它們以高速度迫使塑料或某些其他基于乳液的材料滴通過細(xì)噴嘴，從而一點(diǎn)一點(diǎn)地，逐層地構(gòu)建結(jié)構(gòu)。在此應(yīng)用中，減少碰撞頻率的系統(tǒng)可以確保均勻大小的液滴從噴嘴中流出，以便正確地形成結(jié)構(gòu)。
標(biāo)簽： 微流控芯片
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