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彭兴跃教授课题组在同期Adv. Mater. Technol上发表两篇论文介绍磁控微泵技术研究成果及其应用

发布时间:2021-06-11来源: 点击数:


2021年6月4日,彭兴跃教授课题组在2021年第6期《先进材料与技术》杂志(Adv. Mater. Technol.)发表了两篇论文(封底文章和封底内页文章),介绍本实验室开发的一种高性能、低成本及低功耗的磁控微泵技术(封底文章),并运用这一技术设计出了可用手机歌曲播放列表编程控制的微流控培养皿(封底内页文章)。

微流控芯片(也叫芯片实验室)是一种控制微米尺度液体流的芯片,是生命科学、医疗、化学,计算机等各领域所期待的关键技术。由于制造难度、使用难度、成本及性能等许多问题都未得到解决,微流控芯片一直无法广泛应用到生活与研究之中。彭兴跃教授课题组证明了微小振荡器具有稳定的流场,并基于该理论开发了一款结构简、成本低、能耗低、寿命长、运行可靠、适应性强的微流控泵(封底文章)。彭兴跃教授课题组为该微泵配套研发了音乐编程操作系统,使用者仅需要一个MP3播放器(或者手机等能播放音乐的设备)及一个耳机大小的促动器,通过播放内含程序代码的MP3或WAV格式的歌曲即可驱动微流。该微流控泵在成本、功耗、便利性、使用寿命、生物相容性、尺寸、可靠性、简单性等方面具有显著优势,有望能够用在生命科学、医疗、化学、计算机等领域,如干细胞研究、癌症研究、野外及太空的即时检验(point-of-care testing等)。

同时,利用这种微流控泵技术,彭兴跃教授课题组研发了“微流控培养皿”(封底内页文章),可以精确控制10 mm人工干细胞巢中的4个超慢微循环(<40 μm s−1)。这种微流体培养皿只需要一个耳塞大小的促动器,一个MP3播放器和一个小小的磁性微球,就可以产生控制了培养皿的微流,再连接巧妙设置导流环及开口,就得到了稳定的微流循环通路,从而实现在体外细胞或组织培养实验中精密地模拟体内的各种微环境。同时,用这项技术自动化培养胚胎干细胞,只需每两天添加5滴培养基。微流控培养皿是一种易于推广实施及大量生产的技术,将能够极大的推进生物医学的发展。

磁控微泵技术研究(封底文章)由厦门大学生命科学学院彭兴跃教授(论文通讯作者和第一作者)、彭凌寒,郭雅新完成,封面页设计为厦门大学艺术学院硕士生韩雪。微流控培养皿研究(封底内页文章)由厦门大学生命科学学院彭兴跃教授(论文通讯作者和第一作者)、郭雅新、彭凌寒、刘绢完成,封面页设计为厦门大学艺术学院硕士生韩雪。

封底文章A Highly Programmable Magnetic Micropump原文链接:https://doi.org/10.1002/admt.202100150。中文字幕视频摘要链接:https://www.ixigua.com/6960473307963458061

封底内页文章Design Artificial Stem Cell Nests for Stem Cell Niche in a Microfluidic Petri Dish Programmed by a Cell Phone原文链接:https://doi.org/10.1002/admt.202100045。中文字幕视频摘要链接:https://www.ixigua.com/6960813770352525860

(图/文彭兴跃课题组)