在分揀生物材料時(shí)，尺寸很重要。賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)系 Dorothy Quiggle 職業(yè)發(fā)展教授 Huanyu “Larry” Cheng 表示，從識(shí)別病原體到篩選藥物治療，根據(jù)顆粒大小快速識(shí)別和分離顆粒的能力是診斷和治療患者的越來(lái)越重要的工具。工程科學(xué)與力學(xué)。程和他在湘潭大學(xué)的國(guó)際合作者開(kāi)發(fā)了一種低成本、高效的方法來(lái)制造用于生物醫(yī)學(xué)傳感器的靈活分揀設(shè)備。

他們本周在化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Applied Materials & Interfaces 上發(fā)表了他們的方法。

傳統(tǒng)的微流體設(shè)備是通過(guò)精確測(cè)量生產(chǎn)的，以對(duì)特定大小的顆粒進(jìn)行分類(lèi)，例如識(shí)別患者血液中感染的病原體。這些設(shè)備安裝在配備高度專(zhuān)業(yè)化設(shè)備的潔凈室中，以達(dá)到必要的精度。

“微流體設(shè)備非常重要，但我們需要更好地制造它們，”程說(shuō)。“目前的方法可能需要幾天甚至幾周的時(shí)間，而且它們通常很昂貴。”

為了降低生產(chǎn)設(shè)備的成本和時(shí)間，研究人員從他們想要監(jiān)測(cè)的東西中汲取靈感：彎曲、有彈性、有時(shí)會(huì)起皺的人體。

他們使用了一種叫做 PDMS 的含有碳和硅的聚合物，當(dāng)用紫外線處理時(shí)它會(huì)變硬。一旦聚合物的頂面變硬，他們就會(huì)將其拉伸，在堅(jiān)硬的層中產(chǎn)生微小的裂縫。然后研究人員用相同聚合物的另一個(gè)蓋層將其封裝。

接下來(lái)，他們重復(fù)了這個(gè)過(guò)程，但在用紫外線處理之前拉伸了聚合物。一旦他們釋放出具有堅(jiān)硬表面的拉伸聚合物，它就會(huì)起皺，臉上幾乎沒(méi)有皺紋。

當(dāng)設(shè)備被拉伸和釋放時(shí)，裂縫和皺紋就像閥門(mén)一樣運(yùn)作，允許小顆粒流過(guò)，同時(shí)限制較大的物體。

“我們可以利用裂縫或皺紋來(lái)操縱流體流動(dòng)，”程說(shuō)。“這些機(jī)械變形并不新鮮，但尚未被探索用于微流體設(shè)備。我們最終在兩種結(jié)構(gòu)之間建立了良好的結(jié)合，可以簡(jiǎn)單且低成本地制造。”

Cheng 專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)靈活、可拉伸的傳感器，能夠通過(guò)人體運(yùn)動(dòng)和汗液、皮膚等中的化學(xué)信號(hào)無(wú)線監(jiān)測(cè)人體健康。他說(shuō)，目標(biāo)是提高患者的舒適度和生活質(zhì)量，同時(shí)獲得盡可能多的信息以幫助診斷和治療。

“我們希望開(kāi)發(fā)一個(gè)獨(dú)立的、可拉伸的系統(tǒng)，允許長(zhǎng)期、連續(xù)使用無(wú)線傳感設(shè)備，以提高患者健康監(jiān)測(cè)的能力和舒適度，”程說(shuō)。“制造低成本、大規(guī)模方法以進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試的能力是此類(lèi)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。”

程說(shuō)，研究人員計(jì)劃繼續(xù)合作，并將探索如何更有效地生產(chǎn)和使用微流體裝置。