微流控技術，是(shì)指在(zài)微米尺寸級别下處理或操縱液體的(de)技術手段，憑其低消耗、低成本的(de)優點，迅速成爲(wéi / wèi)研究領域的(de)熱點。然而(ér)，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)駕馭液體的(de)流動，往往需要(yào / yāo)許多龐大(dà)的(de)外置設備。

　　複旦大(dà)學材料科學系教授俞燕蕾團隊創造性地(dì / de)采用自主研發的(de)新型液晶高分子(zǐ)光緻形變材料，克服了(le／liǎo)微流控芯片“拖家帶口”的(de)難題，利用光來(lái)引導、驅動和(hé / huò)制動液體的(de)流動，研發出(chū)全新概念的(de)光控微流體技術。經過多年的(de)鑽研，俞燕蕾團隊帶着該技術亮相2017工博會。

　　“看不(bù)見的(de)手”：光緻形變開創微流控新時(shí)代

　　說(shuō)起實驗室，人(rén)們首先會想到(dào)一(yī / yì ／yí)間裝滿各種大(dà)型儀器的(de)房間。如今，利用微流體技術，可以(yǐ)在(zài)一(yī / yì ／yí)塊隻有幾平方厘米的(de)芯片上(shàng)完成相應的(de)工作，可謂是(shì)“芯片上(shàng)的(de)實驗室”。近年來(lái)，伴随微流體芯片的(de)功能日趨完善，相應的(de)外置驅動設備越來(lái)越複雜。這(zhè)不(bù)僅使整個(gè)系統變得龐大(dà)臃腫，其通過外部接入的(de)方式驅動流體也(yě)讓液體面臨着被污染的(de)危險。

　　俞燕蕾團隊長期從事光緻形變液晶高分子(zǐ)材料的(de)研究，從根本觀念上(shàng)進行轉變，利用微管形變産生的(de)毛細作用力來(lái)推動液體的(de)前進，讓驅動泵與流體通道(dào)合二爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)，從而(ér)一(yī / yì ／yí)次性解決“外置設備過于(yú)累贅”和(hé / huò)“微量液體易受污染”的(de)兩大(dà)難題。

　　當不(bù)同光強的(de)光照射于(yú)一(yī / yì ／yí)根微管時(shí)，光強越大(dà)處，微管形變程度也(yě)越大(dà)，于(yú)是(shì)微管會從柱形變爲(wéi / wèi)錐形。濕潤的(de)液體在(zài)軸向毛細作用力驅動下，能夠自發地(dì / de)向錐形毛細管的(de)細端移動。基于(yú)這(zhè)一(yī / yì ／yí)原理，通過改變光的(de)強度可以(yǐ)實時(shí)控制液體流動的(de)速度與方向。

　　談到(dào)選擇“光”的(de)理由，俞燕蕾說(shuō)：“在(zài)所有刺激源中，隻有光可以(yǐ)做到(dào)遠程的(de)非接觸控制，這(zhè)一(yī / yì ／yí)點非常吸引我。”在(zài)攻讀博士期間，俞燕蕾就(jiù)對“光控”産生了(le／liǎo)極大(dà)的(de)興趣：“除了(le／liǎo)非接觸控制外，光本身的(de)可調控性也(yě)很好。”

　　就(jiù)這(zhè)樣，一(yī / yì ／yí)直與光打交道(dào)的(de)俞燕蕾遇上(shàng)亟待突破瓶頸的(de)微流控技術，産生了(le／liǎo)将兩者結合的(de)念頭，一(yī / yì ／yí)種全新概念的(de)光控微流體技術就(jiù)此誕生。

　　從“管”到(dào)“片”：光控微流體大(dà)顯身手

　　僅是(shì)讓液體在(zài)微管内流動是(shì)遠遠不(bù)夠的(de)，如何将這(zhè)項技術真正應用于(yú)芯片的(de)制造是(shì)俞燕蕾團隊爲(wéi / wèi)關注的(de)。被稱爲(wéi / wèi)“芯片實驗室”的(de)微流控芯片，顧名思義，芯片上(shàng)可以(yǐ)完成一(yī / yì ／yí)系列實驗室操作，譬如固體的(de)溶解、液體的(de)攪拌與混合等。

　　通過不(bù)斷改變光的(de)強度來(lái)使液體來(lái)回震蕩來(lái)模拟攪拌，利用Y型管使兩種液體融合在(zài)一(yī / yì ／yí)起……将這(zhè)些微流體關鍵操作被逐一(yī / yì ／yí)攻破再整合，俞燕蕾團隊成功地(dì / de)将利用這(zhè)項新技術制造出(chū)了(le／liǎo)新型微流控芯片。

　　“做光控微流體芯片的(de)話，可以(yǐ)比傳統做得小，并且更容易操控。”俞燕蕾介紹道(dào)。例如，通過核酸擴增來(lái)增加核酸濃度時(shí)，需要(yào / yāo)反複經過不(bù)同溫區。利用傳統的(de)微流控技術，受制于(yú)其單一(yī / yì ／yí)的(de)前進方向，擴增的(de)倍數局限于(yú)芯片的(de)設計規模，且還需要(yào / yāo)許多龐大(dà)的(de)儀器作爲(wéi / wèi)“後盾”。

　　所有這(zhè)些問題在(zài)光控微流體技術下迎刃而(ér)解。得益于(yú)其操作自由的(de)特點，隻需将芯片通路制成環形使液體不(bù)斷在(zài)内部流動，便可達到(dào)遍曆不(bù)同溫區的(de)目标，且沒有擴增倍數的(de)限。

　　作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)項基礎性研究，除卻核酸擴增，光控微流體技術有望在(zài)細胞分析、藥物篩選、臨床診斷等諸多新興領域發揮作用。液體的(de)檢測、反應、分離等都可以(yǐ)通過微管執行器完成，而(ér)光控微流體技術使其擺脫繁瑣的(de)外置驅動設備，減少液體流動限，使得整個(gè)系統更爲(wéi / wèi)簡便和(hé / huò)自由。

　　學科交叉：未來(lái)應用擁有無限可能

　　“很多項目都可以(yǐ)用我們的(de)技術做，我們今後也(yě)想嘗試基于(yú)原代細胞、幹細胞的(de)藥物篩選。”談及未來(lái)的(de)研究計劃，俞燕蕾這(zhè)樣說(shuō)。通過該技術，可以(yǐ)在(zài)利用芯片模拟出(chū)肝髒、腎髒等器官功能。如此一(yī / yì ／yí)來(lái)，便可進行精準的(de)臨床前藥物篩選，不(bù)但避免了(le／liǎo)動物實驗的(de)物種差異性，更能确定特定人(rén)群對藥物的(de)敏感性。

　　對于(yú)這(zhè)樣的(de)美好前景，俞燕蕾坦誠：“這(zhè)裏面有許多技術難點，涉及到(dào)生物檢測和(hé / huò)藥學的(de)知識，都是(shì)我們之(zhī)前不(bù)熟悉的(de)。”對此，俞燕蕾也(yě)表示樂于(yú)與不(bù)同學科背景的(de)學生交流。“我們實驗室也(yě)歡迎各種藥學、化學、生物之(zhī)類的(de)同學加入。”目前，俞燕蕾課題組與許多來(lái)自于(yú)不(bù)同背景的(de)研究者合作——材料、分析化學、藥學、醫學等。這(zhè)樣一(yī / yì ／yí)支學科交叉的(de)項目合作團隊，在(zài)俞燕蕾的(de)管理下井井有條，博于(yú)團隊的(de)項目，精于(yú)自己的(de)研究。

　　在(zài)當前大(dà)背景下，未來(lái)的(de)研究領域必是(shì)充滿着不(bù)同學科間的(de)融合。“複旦是(shì)個(gè)很好的(de)平台，有很多實力強大(dà)的(de)學科。”俞燕蕾對未來(lái)的(de)交叉學科之(zhī)路充滿信心：“我們這(zhè)個(gè)項目特别适合。”