廣告流動的液體，也能像搭樂高積木一樣一塊一塊地壘起來？
近日，記者從東南大學(xué)獲悉，該校生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授顧忠澤、副研究員杜鑫團(tuán)隊提出一種液體積木理論，構(gòu)建了一種可以編輯液體器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法。該方法通過液滴與液滴之間的排列組合，可快速組裝出不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·化學(xué)工程學(xué)》。
液體流動無形?；谝后w構(gòu)建的功能性器件，已經(jīng)滲入人類的生產(chǎn)生活、科學(xué)研究如新能源、醫(yī)學(xué)診斷、生物培養(yǎng)等各個方面。
“液體器件構(gòu)建的常規(guī)方法，是采用固體容器將流動的液體限定在特定位置。”在杜鑫看來，傳統(tǒng)構(gòu)建方法需要提前設(shè)計、制備好所需的固體容器，耗時長且成本高。在液體器件的實際使用過程中，經(jīng)常會遇到使用效果不佳、需要重新設(shè)計器件結(jié)構(gòu)的問題，或者在實驗過程中，臨時期望改變液體結(jié)構(gòu)，引入更多參數(shù)和功能到器件中的情況。常規(guī)的基于固體壁的液體容器，結(jié)構(gòu)不可更改，需要不斷再設(shè)計、再制備，反復(fù)迭代才能滿足上述需求。
杜鑫以微流體芯片舉例說：“微流體芯片可以模擬人體血液、細(xì)胞、組織等生理環(huán)境，對藥物的吸收、代謝和毒性進(jìn)行研究。在生物制藥領(lǐng)域，微流體芯片的應(yīng)用主要集中在新藥研發(fā)和藥物篩選。一款微流體芯片的制作包括流道設(shè)計、模板制備、模塊貼合封裝等步驟。單個微流體芯片的開模加上制備，常常耗資上千元、耗時數(shù)天。如果芯片制作完成后再更改芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為時已晚。”
那么，能否發(fā)明出一種液體器件，既可以變身為各種不同模樣的液體器件，滿足不同的使用場景，又可以在使用過程中根據(jù)使用者的需求，實時改變器件結(jié)構(gòu)？
受樂高積木玩具啟發(fā)，顧忠澤研究團(tuán)隊提出了液體積木理念。
“為了能將液體積木化，我們設(shè)計出均一化的、3D打印的柱狀陣列。向柱狀陣列中特定位置連續(xù)滴加液滴，就可以快速形成不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)。同時，通過對柱狀陣列中的液滴進(jìn)行截斷、移除、再添加，又可以實時、快速地改變液體結(jié)構(gòu)。”顧忠澤介紹，這種液體器件的快速制備與實時重構(gòu)方法，可大幅度提升液體器件相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)、研究效率。而且，根據(jù)液體積木理念制備出的液體器件，是一個全開放式的結(jié)構(gòu)。采用一片疏水紙，即可將之前的液體流道截斷，還可以通過移液槍移除不需要的液體單元，添加新的液體單元，完成流道重構(gòu)。
杜鑫介紹，運用液體積木理念，對于簡單的液體結(jié)構(gòu)，科研人員可采用移液槍加液的方式靈活制備。而應(yīng)對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，他們還開發(fā)出了自動化裝置，可在數(shù)分鐘內(nèi)完成復(fù)雜流道的快速制備。
“該技術(shù)不僅可用于制備連續(xù)相的流體結(jié)構(gòu)，還可用于構(gòu)建離散相的多相液體結(jié)構(gòu)，并精準(zhǔn)控制液—液界面。液體器件制備過程僅需數(shù)分鐘，花銷很低。”杜鑫說，無論是二維還是三維液體結(jié)構(gòu)，工作人員都可通過該技術(shù)進(jìn)行快速制備。所適用的液體包括水溶液、離子液體、液態(tài)金屬等多種液體。
顧忠澤團(tuán)隊目前正在從事器官芯片的研發(fā)。器官芯片是將人源細(xì)胞或干細(xì)胞注入薄薄的高分子基底材料，通過給基底材料輸送氧氣、培養(yǎng)液，讓細(xì)胞在材料中呼吸、生長，最終長成類似的人類器官組織。
在研究團(tuán)隊看來，液體積木所展現(xiàn)的可重構(gòu)理念，彌補了目前器官芯片結(jié)構(gòu)固定、無法根據(jù)微器官生長過程來協(xié)同改變自身結(jié)構(gòu)的局限。
“目前，團(tuán)隊正嘗試?yán)靡后w積木理論創(chuàng)建動態(tài)器官芯片，再現(xiàn)生命體生長、發(fā)育過程中的動態(tài)過程，構(gòu)建出新一代高仿生、自適應(yīng)器官芯片。”顧忠澤說。
流動的液體，也能像搭樂高積木一樣一塊一塊地壘起來？
近日，記者從東南大學(xué)獲悉，該校生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授顧忠澤、副研究員杜鑫團(tuán)隊提出一種液體積木理論，構(gòu)建了一種可以編輯液體器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法。該方法通過液滴與液滴之間的排列組合，可快速組裝出不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·化學(xué)工程學(xué)》。
液體流動無形?；谝后w構(gòu)建的功能性器件，已經(jīng)滲入人類的生產(chǎn)生活、科學(xué)研究如新能源、醫(yī)學(xué)診斷、生物培養(yǎng)等各個方面。
“液體器件構(gòu)建的常規(guī)方法，是采用固體容器將流動的液體限定在特定位置。”在杜鑫看來，傳統(tǒng)構(gòu)建方法需要提前設(shè)計、制備好所需的固體容器，耗時長且成本高。在液體器件的實際使用過程中，經(jīng)常會遇到使用效果不佳、需要重新設(shè)計器件結(jié)構(gòu)的問題，或者在實驗過程中，臨時期望改變液體結(jié)構(gòu)，引入更多參數(shù)和功能到器件中的情況。常規(guī)的基于固體壁的液體容器，結(jié)構(gòu)不可更改，需要不斷再設(shè)計、再制備，反復(fù)迭代才能滿足上述需求。
杜鑫以微流體芯片舉例說：“微流體芯片可以模擬人體血液、細(xì)胞、組織等生理環(huán)境，對藥物的吸收、代謝和毒性進(jìn)行研究。在生物制藥領(lǐng)域，微流體芯片的應(yīng)用主要集中在新藥研發(fā)和藥物篩選。一款微流體芯片的制作包括流道設(shè)計、模板制備、模塊貼合封裝等步驟。單個微流體芯片的開模加上制備，常常耗資上千元、耗時數(shù)天。如果芯片制作完成后再更改芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為時已晚。”
那么，能否發(fā)明出一種液體器件，既可以變身為各種不同模樣的液體器件，滿足不同的使用場景，又可以在使用過程中根據(jù)使用者的需求，實時改變器件結(jié)構(gòu)？
受樂高積木玩具啟發(fā)，顧忠澤研究團(tuán)隊提出了液體積木理念。
“為了能將液體積木化，我們設(shè)計出均一化的、3D打印的柱狀陣列。向柱狀陣列中特定位置連續(xù)滴加液滴，就可以快速形成不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)。同時，通過對柱狀陣列中的液滴進(jìn)行截斷、移除、再添加，又可以實時、快速地改變液體結(jié)構(gòu)。”顧忠澤介紹，這種液體器件的快速制備與實時重構(gòu)方法，可大幅度提升液體器件相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)、研究效率。而且，根據(jù)液體積木理念制備出的液體器件，是一個全開放式的結(jié)構(gòu)。采用一片疏水紙，即可將之前的液體流道截斷，還可以通過移液槍移除不需要的液體單元，添加新的液體單元，完成流道重構(gòu)。
杜鑫介紹，運用液體積木理念，對于簡單的液體結(jié)構(gòu)，科研人員可采用移液槍加液的方式靈活制備。而應(yīng)對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，他們還開發(fā)出了自動化裝置，可在數(shù)分鐘內(nèi)完成復(fù)雜流道的快速制備。
“該技術(shù)不僅可用于制備連續(xù)相的流體結(jié)構(gòu)，還可用于構(gòu)建離散相的多相液體結(jié)構(gòu)，并精準(zhǔn)控制液—液界面。液體器件制備過程僅需數(shù)分鐘，花銷很低。”杜鑫說，無論是二維還是三維液體結(jié)構(gòu)，工作人員都可通過該技術(shù)進(jìn)行快速制備。所適用的液體包括水溶液、離子液體、液態(tài)金屬等多種液體。
顧忠澤團(tuán)隊目前正在從事器官芯片的研發(fā)。器官芯片是將人源細(xì)胞或干細(xì)胞注入薄薄的高分子基底材料，通過給基底材料輸送氧氣、培養(yǎng)液，讓細(xì)胞在材料中呼吸、生長，最終長成類似的人類器官組織。
在研究團(tuán)隊看來，液體積木所展現(xiàn)的可重構(gòu)理念，彌補了目前器官芯片結(jié)構(gòu)固定、無法根據(jù)微器官生長過程來協(xié)同改變自身結(jié)構(gòu)的局限。
“目前，團(tuán)隊正嘗試?yán)靡后w積木理論創(chuàng)建動態(tài)器官芯片，再現(xiàn)生命體生長、發(fā)育過程中的動態(tài)過程，構(gòu)建出新一代高仿生、自適應(yīng)器官芯片。”顧忠澤說。
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