微流控设计研发:惯性微流控聚焦的应用

近年来,微流控技术因其在高通量,高效生化反应和筛选的研究中所展现出的巨大应用潜力而快速发展,其中惯性微流控是典型代表之一。

惯性效应是能够实现颗粒高通量精确操控的一种新颖微流控方法。惯性升力会驱动颗粒在微通道内发生侧向迁移,通过调控颗粒的惯性迁移可实现不同尺寸颗粒的聚焦,富集和分离等功能。它的物理原理相对简单。如果微粒悬浮液进入螺旋形微通道,那么在很短的时间内,微粒将横穿通道。单一的平衡位置是两个相反的力,即迪恩旋转力和墙升力之间平衡的结果。如果悬浮液包含不同尺寸的微粒,则经过足够长的距离后,它将在螺旋微通道中分成几条相同尺寸的微粒流。单个微粒流可通过适当设计的出口系统收集。

惯性聚焦微流控仪器最突出的应用是细胞分选或细胞分离,这些仪器的核心是一个或几个螺旋通道。使用少量样品是他们最大的优势,其次是高通量分析。目前已经有微流控公司推出了新的产品,他们使用由两个螺旋通道和一个之字形通道组成的级联微流控设备,用于从血细胞中连续,快速,高通量地分离肿瘤细胞(CTC)。

进行特定实验时,通常只需要富集颗粒的溶液,而不是完全分离颗粒。例如,在白血病患者诊断中,由于血液中白血病原始细胞的数量非常低,因此不能用血液活检。通过使用四个螺旋级联,获得了更多的胚细胞样品,而红细胞和健康白细胞被引导到废液池。

白血病患者的血液活检通常需要骨髓活检,但一般来说,采血属于侵入性。因此用尿样检测前列腺癌更符合患者的舒适性。这就是为什么研究人员开发出一种单螺旋微流控芯片,能够从尿液中分离出前列腺癌细胞。

其实,惯性微流控聚焦还有其他应用。例如,它们已被用于分离和纯化来自三角褐指藻(入侵硅藻)的富脂微藻培养物。利用相同的仪器,从啤酒腐败微生物(短乳杆菌和达姆纳斯)中分离出酵母。

从以上这些例子中可以看到,惯性微流体聚焦仪器在高通量,低成本和节省时间的应用方面具有很大的潜力。但是,流体动力学并不像前面概述的那么简单。许多其他参数,例如流体密度,颗粒弹性,离心力,微粒密度等,可能会增加系统的复杂性。

微流控设计研发

随着微流控芯片研究的深入以及在生物医学研究和临床诊断中的应用扩展,许多体外诊断企业利用微流控分析样本量少且检测快速的优势,不断尝试把微流控技术和即时诊断结合来推出新型芯片以及仪器,从而获得绝对竞争优势地位。在微流控领域拥有20年经验的ITL团队是一家聚焦微流控技术创新,与研发改进POCT仪器的英国领先企业。ITL一直在自己的专属领域不断探索,运用先进的微流控技术,整合自身和外部资源,创造出更多医疗商业化产品,未来希望将更多微流控新技术运用到POCT产品开发中生产出突破性的创新产品。

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