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 Acoustofluidis）一文中，介紹一種富含聲流體納米粒子的元件，能透過使用低功耗聲波，在玻璃毛細(xì)管中產(chǎn)生單漩渦聲流。由多國(guó)研究人員組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)利用方形玻璃微流控芯片在聲紋振動(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。

如上圖所示，該聲流體元件相當(dāng)于一個(gè)硬幣大小；低至5V工作的低功耗設(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)管採用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元件，而側(cè)視圖(下)則顯示SAW如何在表面?zhèn)鞑ィ⒃诓Ａ?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，研究人員能夠最佳化并開發(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)，以螢光獲取標(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)行螢光測(cè)量則無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，適于許多即時(shí)診斷(POCT)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。”

文章來源：微迷