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最新技術(shù):為疾病檢測鋪路的聲流體芯片

發(fā)布時間:2017-03-10 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】研究人員發(fā)現(xiàn)一種利用聲紋振動集中納米粒子的創(chuàng)新方法,可進(jìn)一步用于從血液或尿液中收集蛋白質(zhì)與其他生物結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)未來的診斷裝置…
 
由多國研究人員組成的國際研究團(tuán)隊利用方形玻璃微流體在聲紋振動下的特殊機(jī)械特性,將納米粒子濃縮于液體中,針對各種應(yīng)用進(jìn)行分析。
 
研究人員在《ACS Nano》期刊發(fā)布的“利用聲流體增強(qiáng)納米粒子濃度”(Enriching Nanoparticles via Acoustofluidics)一文中,介紹一種富含聲流體納米粒子的組件,能透過使用低功耗聲波,在玻璃毛細(xì)管中產(chǎn)生單漩渦聲流。
聲流體
如上圖所示,該聲流體組件相當(dāng)于一個硬幣大小;低至5V作業(yè)的低功耗設(shè)置包括在頂部制造的壓電基板(LiNbO3)與叉指換能器(IDT),以及方形玻璃毛細(xì)管采用UV環(huán)氧薄層接合在基板上。
 
施加射頻(RF)信號至換能器(在MHz范圍內(nèi)),可產(chǎn)生表面聲波(SAW),并以垂直于玻璃毛細(xì)管的方式行進(jìn),啟動扭轉(zhuǎn)振動模式,并產(chǎn)生具有單漩渦的聲流。
聲流體
以3D圖顯示基于聲流體的納米粒子組件,而側(cè)視圖(下)則顯示SAW如何在表面?zhèn)鞑?,并在玻璃毛?xì)管中引起扭轉(zhuǎn)振動
 
這個看似簡單的配置已經(jīng)預(yù)先證實,并可作為機(jī)械模擬工具。根據(jù)研究結(jié)果,研究人員能夠優(yōu)化并開發(fā)工作原型,結(jié)合單漩渦聲流與聲輻射力,以便在較小容量的毛細(xì)管中填充次微米與納米級粒子。
 
研究人員并以實驗驗證其最新發(fā)現(xiàn),在毛細(xì)管的中心軸向聚集二氧化硅和聚苯乙烯粒子至80nm至500nm范圍。聲流體芯片還可用于免疫測定責(zé),以熒光擷取標(biāo)記生物標(biāo)識物的納米粒子被濃縮,以增強(qiáng)發(fā)射信號。
 
在某些情況下,毛細(xì)管內(nèi)的軸向濃度允許以非常低的濃度(低至0.9nM)檢測生物標(biāo)識物,從而增強(qiáng)了30倍信號強(qiáng)度,相形之下,直接進(jìn)行熒光測量則無法顯示同樣微弱存在的生物標(biāo)識物。
 
這種低功耗且低成本的聲流體芯片還整合了微型光譜儀,適于許多定點照護(hù)(POC)應(yīng)用,目前也已有一家新創(chuàng)公司準(zhǔn)備商用化這種聲流體芯片。
 
美國杜克大學(xué)(Duke University)普拉特工程學(xué)院(Pratt School of Engineering)教授Tony Jun Huang表示,“我們初步的發(fā)展藍(lán)圖是在2020年實現(xiàn)商用化。”
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