【導(dǎo)讀】研究人員發(fā)現(xiàn)一種利用聲紋振動(dòng)集中納米粒子的創(chuàng)新方法，可進(jìn)一步用于從血液或尿液中收集蛋白質(zhì)與其他生物結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)未來(lái)的診斷裝置…
由多國(guó)研究人員組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)利用方形玻璃微流體在聲紋振動(dòng)下的特殊機(jī)械特性，將納米粒子濃縮于液體中，針對(duì)各種應(yīng)用進(jìn)行分析。
研究人員在《ACS Nano》期刊發(fā)布的“利用聲流體增強(qiáng)納米粒子濃度”(Enriching Nanoparticles via Acoustofluidics)一文中，介紹一種富含聲流體納米粒子的組件，能透過(guò)使用低功耗聲波，在玻璃毛細(xì)管中產(chǎn)生單漩渦聲流。
如上圖所示，該聲流體組件相當(dāng)于一個(gè)硬幣大??；低至5V作業(yè)的低功耗設(shè)置包括在頂部制造的壓電基板(LiNbO3)與叉指換能器(IDT)，以及方形玻璃毛細(xì)管采用UV環(huán)氧薄層接合在基板上。
施加射頻(RF)信號(hào)至換能器(在MHz范圍內(nèi))，可產(chǎn)生表面聲波(SAW)，并以垂直于玻璃毛細(xì)管的方式行進(jìn)，啟動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式，并產(chǎn)生具有單漩渦的聲流。
以3D圖顯示基于聲流體的納米粒子組件，而側(cè)視圖(下)則顯示SAW如何在表面?zhèn)鞑?，并在玻璃毛?xì)管中引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)
這個(gè)看似簡(jiǎn)單的配置已經(jīng)預(yù)先證實(shí)，并可作為機(jī)械模擬工具。根據(jù)研究結(jié)果，研究人員能夠優(yōu)化并開(kāi)發(fā)工作原型，結(jié)合單漩渦聲流與聲輻射力，以便在較小容量的毛細(xì)管中填充次微米與納米級(jí)粒子。
研究人員并以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其最新發(fā)現(xiàn)，在毛細(xì)管的中心軸向聚集二氧化硅和聚苯乙烯粒子至80nm至500nm范圍。聲流體芯片還可用于免疫測(cè)定責(zé)，以熒光擷取標(biāo)記生物標(biāo)識(shí)物的納米粒子被濃縮，以增強(qiáng)發(fā)射信號(hào)。
在某些情況下，毛細(xì)管內(nèi)的軸向濃度允許以非常低的濃度(低至0.9nM)檢測(cè)生物標(biāo)識(shí)物，從而增強(qiáng)了30倍信號(hào)強(qiáng)度，相形之下，直接進(jìn)行熒光測(cè)量則無(wú)法顯示同樣微弱存在的生物標(biāo)識(shí)物。
這種低功耗且低成本的聲流體芯片還整合了微型光譜儀，適于許多定點(diǎn)照護(hù)(POC)應(yīng)用，目前也已有一家新創(chuàng)公司準(zhǔn)備商用化這種聲流體芯片。
美國(guó)杜克大學(xué)(Duke University)普拉特工程學(xué)院(Pratt School of Engineering)教授Tony Jun Huang表示，“我們初步的發(fā)展藍(lán)圖是在2020年實(shí)現(xiàn)商用化。”
