微(wei)型尖(jian)銳(rui)結構在聲場(chang)激(ji)勵下(xia)實現聲(sheng)流體(ti)芯(xin)片上(shang)非(fei)接(jie)觸、無損傷細胞(bao)搬(ban)運(yun)

北京(jing)航空航天(tian)大(da)學(xue)機(ji)械(xie)工(gong)程及(ji)自動化(hua)學(xue)院(yuan)馮林(lin)教(jiao)授課題組學(xue)生(sheng)宋斌(bin)，近日在國際(ji)期(qi)刊《Biomicrofluidics》發表(biao)了壹(yi)篇(pian)文章“On-chiprotational manipulation of microbeads and oocytes using acoustic microstreaming   generated   by  oscillating   asymmetrical microstructures"。研究(jiu)人員在實驗(yan)過程中(zhong)使(shi)用了(le)深圳摩方(fang)材(cai)料(liao)科(ke)技(ji)有(you)限(xian)公司微(wei)尺度3D打印(yin)設(she)備(bei)S140，該(gai)設(she)備(bei)具(ju)有(you)10um精(jing)度的分(fen)辨(bian)率，94*52*45mm大小的三維(wei)加(jia)工(gong)尺寸。基於(yu)該(gai)設(she)備(bei)加(jia)工(gong)了(le)尖(jian)銳(rui)側(ce)邊(bian)和尖(jian)銳(rui)底面(mian)微(wei)結構(gou)，通過PDMS二次倒模並與(yu)玻(bo)璃基(ji)底鍵(jian)合(he)形成聲(sheng)流體(ti)芯(xin)片。該(gai)聲(sheng)流體(ti)芯(xin)片通過正弦信(xin)號(hao)激勵壓(ya)電(dian)換能(neng)器(qi)振(zhen)動(dong)，從(cong)而帶動芯(xin)片內(nei)微(wei)結構(gou)振(zhen)動(dong)，並在其周(zhou)圍(wei)產生(sheng)局部微(wei)聲流，最(zui)終實現卵(luan)細(xi)胞(bao)的三(san)維(wei)旋轉。該(gai)研究(jiu)在細胞(bao)三(san)維(wei)觀(guan)測、細(xi)胞(bao)分(fen)析及(ji)細胞(bao)微(wei)手術(shu)方(fang)面(mian)有重(zhong)大研究(jiu)意義。

（聲(sheng)流體(ti)芯(xin)片制(zhi)備(bei)工(gong)藝(yi)示(shi)意(yi)圖）

   （a）圖中聲(sheng)流道(dao)長度15mm, 深度250μm，最小寬(kuan)度200μm。槽(cao)道(dao)內(nei)分(fen)布(bu)著對(dui)稱的尖(jian)銳(rui)結構和斜坡(po)陡坎(kan)結(jie)構：尖(jian)銳(rui)結構頂(ding)角20°，高度250μm；斜坡(po)陡坎(kan)斜角28°，高度80μm。

聲流體(ti)芯(xin)片制(zhi)備(bei)工(gong)藝(yi)如上(shang)圖所示(shi)，先通過深圳摩方(fang)（BMF）10μm精度的微(wei)立體(ti)光固(gu)化(hua)3D打印(yin)機(ji)S140打印(yin)出(chu)微(wei)米級別的(de)尖(jian)銳(rui)側(ce)邊(bian)和尖(jian)銳(rui)底面(mian)微(wei)結構(gou)(最小(xiao)尖(jian).端(duan)20°)，再倒模(mo)出(chu)純(chun)PDMS模具(ju)，然後(hou)經表(biao)面(mian)處理(li)之後(hou)二次倒模獲得(de)的(de)PDMS尖(jian)銳(rui)側(ce)邊(bian)和尖(jian)銳(rui)底面(mian)微(wei)結構(gou)。最後(hou)把PDMS二次倒模的結(jie)構(gou)與玻(bo)璃基(ji)底鍵(jian)合(he)形成聲(sheng)流體(ti)芯(xin)片。

本研究(jiu)聲流體(ti)芯(xin)片的(de)實(shi)驗(yan)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)如上(shang)圖a所示(shi)，主(zhu)要觀(guan)測系(xi)統(tong)和驅(qu)動(dong)系(xi)統(tong)兩(liang)部分(fen)組成。上圖b展(zhan)示(shi)了(le)聲流體(ti)芯(xin)片的(de)概(gai)念圖，由(you)受正(zheng)弦信(xin)號(hao)激勵的(de)壓(ya)電(dian)換能(neng)器(qi)振(zhen)動(dong)，帶動尖(jian)銳(rui)側(ce)邊(bian)和尖(jian)銳(rui)底面(mian)微(wei)結構(gou)振(zhen)動(dong)，從(cong)而在相(xiang)應的微(wei)結構(gou)周圍(wei)產(chan)生(sheng)微(wei)漩渦(wo)（如上(shang)圖c所示(shi)）。在由(you)微(wei)漩渦(wo)產生(sheng)的扭(niu)矩(ju)作(zuo)用(yong)下(xia)，最終(zhong)實現了(le)細胞的(de)三維(wei)旋轉。對(dui)應(ying)的(de)微(wei)流道(dao)及(ji)微(wei)結構(gou)尺寸如上(shang)圖d-f所示(shi)。

（BMFnanoArch®S140 System）