微流體芯片制作出現新材料，樺木膠合板得到驗證

與非網 9 月 23 日訊，微流體芯片制作常用的材料包括玻璃和石英、塑料、紙、聚合物等，現在又出現一種新材料：木材。根據 Govind Rao 和他在美國馬里蘭大學的同事介紹，基于看到合作者戴了一個木質的手表的啟發(fā)，他們開發(fā)的新型木質微流體芯片與其他材料制成相比具有多種優(yōu)勢，比由玻璃和塑料制成的芯片更便宜、更環(huán)保，比紙芯片更能適應復雜的流體操縱方式。

據麥姆斯咨詢報道，由樺木膠合板制成的微流控芯片已得到概念驗證。激光切割機在木板上刻下溝槽，再涂覆聚合物以抵抗芯吸效應。當通過表面等離子體耦合熒光增強用于蛋白質檢測時，這種木質芯片的性能或將優(yōu)于塑料材質的微流控芯片。另一種木質芯片則可以快速檢測微生物細胞，因此可用于食品安全檢測。據研究人員介紹，這些木質芯片是一種經濟高效且環(huán)保的檢測裝置，可快速保護各種診斷和治療應用中的蛋白質。

美國馬里蘭大學巴爾的摩分校（University of Maryland, Baltimore）的生物化學工程師 Govind Rao 回憶說，使用木材的想法始于一次在學校走廊上的談話，同事佩戴的一塊木質手表引起了他的注意。由此，從成本方面考慮，Rao 認為木材具有成為微流控芯片原型可用材料的潛力。

“我們跑到一家五金商店，購買了一些木質地板作為樣本，然后把它們放進激光切割機，”Rao 說道，“果然，我們在木板上成功刻出了溝槽，那一刻著實令人興奮。”研究小組最初的想法只是創(chuàng)建木制的微流控芯片模型，但沒想到這個木質芯片可以讓整個系統(tǒng)都正常運行。

在選擇特氟龍（Teflon）之前，研究小組試用了各種涂層，如聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸纖維素。他們現在正嘗試使用更環(huán)保的疏水性涂層，如天然植物油和蜂蠟。

Rao 希望高中生可以通過使用藝術家和雕刻師所用的那種價格低廉的激光劃線器或銑床制作木質微流控芯片，以作為他們進入微流控研究領域的一個契機。

Rao 的下一個目標是創(chuàng)建更復雜的裝置。“我們目前所展示的木質微流控裝置以單層和兩層為主，但是有一些裝置的架構是多層的，這就需要相當精準的技術來對它們進行分層并粘合在一起。”他解釋道。

Rao 說：“各種木材的特性創(chuàng)造了一個‘尚未開發(fā)的功能世界’。如同炭化木材造就了一種炭化表面，可作為其它官能團的附屬物。而在這個領域，我們也確實才開始觸及其‘表面’。”

瑞典林雪平大學（Linköping University）的化學工程師 Nathaniel Robinson 指出，許多非木材成分的材料不可生物降解，所采用的試劑也不環(huán)保。他預測說，微流控裝置所產生的固體堆肥殘留物很可能要作為危險廢物來處理。Robinson 補充道：“不具備透明度也使木材不適合在某些檢測和分析環(huán)境中使用，譬如通過顯微鏡觀察細胞或細菌所需用到的高品質玻璃就無法以木材取代。”

英國劍橋大學（University of Cambridge）的生物技術專家 Chris Lowe 表示，雖然對木質微流控芯片用于診斷的想法表示贊賞，但在臨床實驗之前還是有大量的工作需要開展。他補充說：“樺木的化學成分變化極大，激光蝕刻產生的炭化和特氟隆涂覆過程中的不一致性可能會加劇這種情況。”

Lowe 警告說，即使在溫和的水介質中，樺木也會釋放出各種糖分、氨基酸和芳香族化合物，這些都可能對臨床檢測產生影響。在確保使用木材等天然材料制造芯片的再現性上雖然存在困難，但研究人員也不能因此而放棄繼續(xù)研究的熱情，尤其是在可生物降解的涂層將可能取代特氟龍等的前提下。

至于微流控裝置在臨床方面的潛在用途，Rao 說：“這是一個受到高度監(jiān)管的行業(yè)，所以沒有人想成為‘第一個吃螃蟹的人’。”但他仍然樂觀地認為，一旦有一個研究團隊在木質微流控芯片領域取得成功，其他團隊也會相繼投入研究。

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