一滴微量体液,看似渺小普通,却承载着人体最真实的生命健康信息。如何快速、精准解锁这些微观信号,简化检测流程、突破技术局限,一直是现代即时检测领域亟待攻克的核心难题。近日,镇江市高等专科学校医药技术学院“眸感”实践创新团队提出一系列微流控结构设计,可将复杂的样本处理流程“折叠”进方寸芯片,为新一代即时检测技术奠定基础。
(团队成员在进行结构设计及仿真验证)
在传统医学检测中,微量体液样本处理,堪比一场精细复杂的微观精密手术。工作人员需要人工分步添加多种反应试剂,步骤繁琐、耗时漫长。更关键的是,人工操作的细微偏差、步骤延误,都有可能直接影响检测结果的精准度,极大限制了快速筛查、现场检测的落地应用。针对这一痛点,“眸感”团队大胆创新,设计出试剂自释放技术,彻底改写了传统检测模式。这项创新如同一位智能“守门员”,将试剂预先封装在芯片的微小腔室中。当待测样本流经时,阀门会被流经的液体“唤醒”而自动开启,精准释放。整个过程完全由流体驱动,摆脱了对外部加热、光照等复杂控制设备的依赖,让检测系统向着真正的自动化和便携化迈出了决定性的一步。
试剂释放后,如何与样本在微米级的通道内快速均匀混合,是另一座必须翻越的高山。很多人不知道,在微米级的芯片通道中,液体并不会像日常水流一样翻滚交融,而是会形成相对平稳的层流状态,液体分层流动、不易混合。这就导致样本与试剂融合速度极慢,是制约快速检测落地的核心瓶颈。“眸感”团队提出圆形分流方波微混合技术为此提供了精妙的解决方案。他们在蜿蜒的微通道内,创造性地植入了一系列微型圆形障碍物。当液体流经此处,会被反复地分流、加速,形成可控的微观“风暴”,使原本需要数分钟的混合过程,在眨眼之间便能高效完成。
“我们的设计核心理念是‘化繁为简’,我们的目的是用创新性的简易设计解决实际难题。我们也希望做出来的是能走向基层、走进家庭的普惠健康工具。”谈及研发初心,团队成员欧郑白羽这样说道。
(在操作旋涂机进行光刻胶涂布)
理念的生命力,在于实践的检验。如今,这项创新的设计正从数字蓝图走向物理现实,迎来实验室中的关键考验。在对洁净度要求极高的超净工作间内,身着洁净服的学生操作旋涂机,在基板上,均匀涂覆一层微米级的感光材料;随后,在精密光刻机下,将复杂的微通道结构,通过紫外光的“雕刻”,精准复现于基板之上。制备好的微结构将进行评估验证预置试剂释放以及快速混合。
(团队成员在操作光刻机)
这两项设计的无缝结合,为开发新一代即时诊断描绘了清晰的蓝图。它意味着从样本进入芯片到与试剂充分反应的关键步骤,有望实现全自动、高速度的连续处理。并将原本需要数小时甚至数天才能出结果的大型检测实验,浓缩于一次床边、社区乃至家庭的快速检测中,在重大传染病筛查、环境监测、个性化用药等领域展现巨大潜力。
以青春之力攻坚科技壁垒,以匠心之姿奔赴创新之路。这群新时代青年,立足微观芯片赛道,深耕医疗科创领域,诠释了青年学子的创新活力与责任担当。未来,也期待更多的青年学子,持续探索、不断精进,以科创微光点亮医疗健康新未来!