密度驱动的微流控旋转芯片实验室滴液生物检测技术

本文介绍了一种创新的实验室在滴液（Lab-in-a-droplet）生物检测策略，应用于离心微流控系统中，具有密度差驱动、盘面供电以及双向流控制三大关键技术。这项研究发表于《实验室芯片》(LabChip)期刊，2013年卷13，第3698页，DOI:10.1039/c3lc50545f。作者是Guanghui Wang、Ho-Pui Ho、Qiulan Chen等人，他们共同设计并实现了这一突破性的平台，被称为“实验室-on-a-disc”(LOAD)。 首先，研究人员利用了水和矿物油之间的密度差异来实现离心驱动的微流控。在微通道中，含有生物检测液滴的水被困在矿物油中。当离心力作用时，由于水和油的密度不同，液滴受到驱动而移动，而矿物油作为基质则保持静止，这样就实现了无外力的自然分离和驱动。 其次，一个关键创新在于通过分芯变压器将电能耦合到旋转的盘面上。这种技术使得能够在芯片上实时加热特定区域，实现了对实验过程的精确控制，同时具备无线编程功能，极大地提升了系统的灵活性和可编程性。这为生物反应提供了更为精确和可控的环境，有利于提高实验效率和结果的可靠性。 最后，该平台还引入了惯性机械结构，实现了双向流控制。这意味着在离心力的作用下，不仅可以推动液滴沿一个方向运动，还可以通过巧妙的设计让其在需要的时候反向流动。这种双向流控制对于许多复杂的生物分析实验至关重要，比如细胞抓取、混合和反应等步骤。 这项研究将离心微流控与生物检测相结合，通过创新的驱动机制、能量传输方式和流控制策略，为生物分析提供了一个高效、灵活且易于编程的平台。这些技术的进步不仅提高了实验的精度和速度，还可能推动微流控技术在医疗诊断、药物筛选等领域中的广泛应用。