液滴微流控的发展历程、研究方向、进展

为推广微流控芯片技术,促进相关研究的深入发展和微流控分析系统的广泛应用,受国家科技部973项目“微流控学在化学和生物医学中的应用基础研究”和自然科学基金委重大项目“微纳流控生化分析集成系统的研究”委托,2009年12月15日-18日,我校机械工程学院微系统研究中心举办微流控芯片设计与制作专题培训班,包括清华大学、北京大学、南京大学、沈阳自动化研究所等十余所科研单位二十余人参加了本次培训。培训在微系统研究中心实验室举办,王立鼎院士出席开幕式并致欢迎词。

液滴微流控是一项在微尺度的通道内通过多相流体剪切形成单分散的液滴,并对其进行操控的技术。作为微流控技术的重要分支,液滴微流控技术在物理、化学、生物医学以及工程学等多学科交叉领域有着广泛的应用价值。

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近年来,液滴微流控技术的发展主要体现在以下几个方面:在芯片制备方面,受益于各种先进制造技术的进步,微流控芯片逐步从简单的二维芯片发展到复杂、多功能的三维芯片。在液滴的生成和操控方面,研究人员对流体动力学过程的理解逐渐加深,并借助于电学、机械等方法实现了对单个液滴及其界面行为的精确操控。在此基础上,液滴微流控的应用价值在更大范围内得以体现。

  本次培训内容针对微流控芯片设计与微流体、微流控芯片模具制造方法、聚合物微流控芯片成形方法三个方面,涉及到微流控芯片设计方法、设计软件应用、硅微加工技术、微热压技术、微注塑、键合技术、加工前预处理等,包括讲座、实习、讨论三个环节,培训教师主要由刘冲教授带领的生化微系统与精密仪器装备研究组成员和微系统研究中心实验室工艺人员组成,组委会还邀请了国内中仿公司技术人员做了关于COMSOL在微流体器件设计应用的专题培训。
  此次培训活动注重理论与实践相结合,有助提升国内微流控设计方法和制造工艺水平,为国内发展微流控和推动产业化开拓新思路,建立了与相关科研院所的联系,为下一步加强合作交流建立了良好的渠道。(机械工程学院 微系统中心)

威尼斯官方网站,在生化分析方面,由于液滴具有微型化和区间化以及单分散性等优势,因此可以作为生化反应的单元在单分子及单细胞水平进行高通量检测,实现了用较少量的试剂,在更短的时间内,完成生化分析中的常规操作。

在材料制备方面,微型化的液滴能够实现对纳米颗粒成核和生长过程中反应参数的精确控制,从而提高产物的单分散性和合成效率。此外,将液滴整体作为模板,可以用来制备形貌、成分以及功能各异的微球材料,其对微球材料性质的优化和多样性的拓展能力是其他制备方法无可比拟的。

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