项目名称: 平面微流控的液滴操控机理、共性技术和应用研究

项目编号: No.51475451

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 吴天准

作者单位: 中国科学院深圳先进技术研究院

项目金额: 80万元

中文摘要: 为实现微流控芯片走向工程化,推动研究范式从异质的应用导向转为共性 的技术导向,我们提出新颖的水性液滴阵列图案化及转移(ADAPT)方法作为平面微流控的共性技术,并探索液滴相关的物理及力学,面向重大需求开发原型器件和仪器。在机理层面研究油包水液滴的扩散动力学、蒸发诱导的溶质沉积及电场对液滴润湿和黏附的影响机制;在技术层面运用界面力学和外加物理场,基于ADAPT实现平面上液滴阵列产生、转移、调控及检测四个技术模块,包括基于粘附力及剪切力竞争的液滴产生、基于黏附力调控的液滴转移、基于扩散的液滴可逆调节以及基于响应型光子晶体的液滴内涵检测;在应用层面针对快速生化检测需求,由ADAPT发展出液滴酶联免疫法(ELISA),以此示范平面液滴微流控芯片用于中药小分子化合物抗体库的建立和快速筛选,为解决中药小分子活性成分分析的重大问题提供全新工具。这些研究将扎实推动平面微流控的学术发展和工程化。

中文关键词: 微流控;微机电系统;液滴操控;界面力学;生化检测

英文摘要: We propose the aqueous droplet array patterning & transferring (ADAPT) method as a common technology to promote the paradigm shift from the heterogenousapplication-orientation to general-purpose technology-orientation for the planar micro total analysis systems (microTAS), aiming at the engineering of microTAS chips. Besides, the underlying physics and mechanics for the droplet manipulation will be explored, and prototype chips and devices will be developed to satisfy vital demands.The investiagtion of mechanisms includes diffusion dynamics for the water-in-oil (W/O) droplets,evaporation-induced solute deposition, and electric- field based tuning of droplet wetting and adhesion; The study of common technologies involves four typical functions (generation, transportation, tunning and detection) of droplet manipulation using ADAPT for planar droplet array, based on the employment of interface mechanics and external physical fields. To be specific, we will investigate droplet generation based on the competition of adhesion and shear forces, droplet transportation based on adhesion control, reversible droplet tunning based on diffusion, and content detection based on responsive photonic crystals; The applications will be the derivation of droplet enzyme-link immunosorbent assay (ELISA) from ADAPT to realize rapid biochemical detection and provide novel tools for the critical issue in traditional Chinese drugs on analyzing complicated active ingredients.based on ADAPT and droplet ELISA, the antibody library of low-molecular-weight compounds for traditional Chinese drugs can be estiblished and used for rapid screening in the planar droplet microTAS. These researches are expected to practically promote the academic prosperity and engineering of planar microTAS.

英文关键词: Micro total analysis systems;Micro electromechanical systems;Droplet manipulation;Interface mechanics;Biochemical detection

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