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激光誘導石墨烯基數字微流控平臺,可用于低成本即時檢測

微流控 ? 來源:微流控 ? 2024-05-31 09:11 ? 次閱讀
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數字微流控(DMF)是一種新興的液體處理技術,在各種生物和生物醫(yī)學應用中顯示出廣闊的潛力。然而,傳統(tǒng)DMF芯片的制造通常復雜、耗時且成本高昂,這嚴重限制了其廣泛應用,特別是在即時檢測(POCT)領域。盡管基于紙張或薄膜的DMF器件可以提供一種廉價且方便的替代方案,但它們仍然受到平面尋址結構的影響,因此電極數量有限。

為解決上述問題,近期,浙江大學研究團隊在Lab on a Chip期刊上發(fā)表題為“Laser-induced graphene-based digital microfluidics (gDMF): a versatile platform with sub-one-dollar cost”的論文,介紹了基于激光誘導石墨烯(LIG)的數字微流控芯片(gDMF)的開發(fā)情況。該研究提出的gDMF可以通過計算機控制的激光劃線工藝輕松制成(10分鐘內,環(huán)境條件下,無需昂貴的材料或潔凈室的技術)。此外,平面尋址DMF(pgDMF)和垂直尋址DMF(vgDMF)都很容易實現,后者有可能提供更高的電極密度。

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圖1 (A)激光誘導石墨烯(LIG)制造示意圖;(B)激光誘導石墨烯(LIG)的掃描電鏡圖像;(C)gDMF(pgDMF)平面尋址的照片和剖視圖;(E)gDMF(vgDMF)垂直尋址的照片和(F)剖視圖。

此外,提出的gDMF的制造成本很低,總體成本低于1美元(其中,pgDMF為0.85美元,vgDMF為0.59美元),令人印象深刻。實驗還表明,pgDMF和vgDMF的性能與傳統(tǒng)的DMF器件相當,在vgDMF上進行的比色測定證明了它們的適用性。鑒于gDMF制作簡單、成本低廉、功能齊全,而且可以根據不同的應用修改電極圖案,因此有理由期待所提出的gDMF可以作為POCT的多功能平臺提供另一種選擇。

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圖2 (A)pgDMF芯片制造示意圖;(B)摻雜不同FAA濃度的硫醇-烯薄膜的接觸角;(C)常規(guī)介電薄膜和CHD薄膜的相對介電常數比較;(D) pgDMF芯片上液滴操作的視頻圖像;(E)pgDMF上不同驅動電壓(100 Hz)下的液滴移動速度。

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圖3 (A)vgDMF芯片制造示意圖;(B)vgDMF芯片上液滴操作的視頻圖像;(C)vgDMF上不同驅動電壓(100 Hz)下的液滴移動速度。

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圖4 gDMF器件的應用

綜上所述,本文報告了一種基于激光誘導石墨烯(LIG)的DMF器件(gDMF),該器件具有以下顯著優(yōu)勢:加工方法簡單(計算機控制的激光劃線)、易于實現的條件(環(huán)境、無需昂貴的材料或潔凈室的技術)和較短的制造時間(10分鐘內)。此外,平面尋址和垂直尋址DMF(pgDMF和vgDMF)均可輕松實現,電極圖案可在需要時輕松更改,因此在各種應用中都具有很高的靈活性。擬議的gDMF還具有令人印象深刻的低于1美元的低成本(pgDMF為0.85美元,vgDMF為0.59美元),而且液滴操作性能經證明與傳統(tǒng)芯片相當,滿足了DMF技術對功能性和經濟性的要求。

因此,我們有理由相信,gDMF可能會在生物和生物醫(yī)學領域得到廣泛應用,尤其是作為經濟型一次性消耗品應用于POCT領域。不過,在實際應用之前,仍有一些挑戰(zhàn)有待解決,例如更高效的激光劃線、批量生產以及LIG圖案的多種材料選擇,以適應各種情況。此外,各種POCT應用(如檢測核酸、蛋白質檢測和細胞分析)仍有待在gDMF上開發(fā)。

論文鏈接:

https://doi.org/10.1039/D4LC00258J



審核編輯:劉清

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:激光誘導石墨烯基數字微流控平臺,可用于低成本即時檢測

文章出處:【微信號:Micro-Fluidics,微信公眾號:微流控】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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