AD
本报讯 在一块几平方厘米大小的芯片上集成生物和化学领域所涉及的基本操作单元，通过微流控技术完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析，是近年来日趋热门的芯片实验室概述。理想中，芯片实验室能够实现包括医疗检验在内的多种用途，其发展或将带来检测等仪器的家庭化、普及化。要实现这一设想，微流控系统的简化势在必行。
昨天，复旦大学材料科学系与聚合物分子工程国家重点实验室俞燕蕾教授团队关于光控微流体领域的最新研究成果：Photocontrol of fluid slugs in liquid crystal polymer microactuators （Nature，2016，DOI 10.1038/nature19344）于《自然》（Nature）杂志发表。该团队突破了微流控系统简化的难题，创造性地采用自主研发的新型液晶高分子光致形变材料，构筑出具有光响应特性的微管执行器，可通过微管光致形变产生的毛细作用力，实现对包括生物医药领域常用液体在内的各种复杂流体的全光操控，令其蜿蜒而行甚至爬坡，仿若具现了微尺度下的神奇驭“水”本领。
该文章第一作者为复旦大学材料科学系博士吕久安，通讯作者为俞燕蕾教授，复旦大学校友、北京大学教授陈尔强参与协作。研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、上海市优秀学术带头人计划共同资助。研究成果已申报中国发明专利和国际PCT专利。
据介绍，微量液体传输是涉及诸多领域的重要问题。诸如昂贵液体药品的无损转移、微流体器件与生物芯片中的液体驱动等，都与之直接相关。近年来，伴随微流体芯片的自身尺寸不断缩小，功能单元数量日益增多，相应的外部驱动设备和管路越来越复杂和庞大。微流控系统的进一步简化成为制约微流体领域发展的瓶颈问题，亟待从根本上提出创新性的微流体驱动新机制。
俞燕蕾教授团队长期从事液晶高分子材料及其光致形变性能的研究。润湿的液体能够在轴向不对称毛细作用力驱动下，自发向锥形毛细管的细端移动。脱胎于该条原理，团队别出心裁地设计构建出一种管径可在常用LED可见光源刺激下发生不对称变化的微米尺度液晶高分子微管执行器，兼具流体通道和驱动泵的双重功能。通过由管径变化所诱发的毛细作用力变化，利用光来操控微管中液滴运动的“神通”得以以一种与过往全然不同的方式实现。
基于在微流体器件构筑材料及驱动机制两方面的创新，水溶液、血清蛋白溶液、细胞培养液、乙醇、植物油、汽油……其设计构筑的微管执行器可以实现对各种极性和非极性液体、复杂流体，甚至是生物样品输运的光控，可谓是一种全新概念的微流控技术。
