據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，哈爾濱工業(yè)大學機電學院任玉坤教授團隊在自供電微流控系統(tǒng)研究方面取得重要進展。研究成果以《基于摩擦納米電機的自供電介電泳微粒操控平臺》（A Self-Powered Dielectrophoretic Microparticle Manipulation Platform Based on a Triboelectric Nanogenerator）為題，發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。該研究成果為微流控技術(shù)在缺少電源供應的災后檢測、欠發(fā)達地區(qū)應用等方面提供重要技術(shù)支撐。

微流控技術(shù)又稱“芯片實驗室”，是可在微納米尺度管道內(nèi)處理或操縱微小流體的多學科交叉技術(shù)，在化學、流體物理、微電子、新材料和生物醫(yī)學工程等領域均展示出巨大潛力。值得一提的是，微流控芯片在新型數(shù)字聚合酶鏈式反應、液體活檢等醫(yī)學檢測領域正在進行新的技術(shù)變革。然而，從工程技術(shù)角度而言，實現(xiàn)該功能通常需要較大的電源供應、顯微鏡系統(tǒng)等輔助設備支持，因此，微流控裝備的便攜化是其大范圍應用的關鍵。

針對此問題，研究團隊將摩擦納米電機引入微流控研究領域。由于摩擦納米發(fā)電機是可持續(xù)電源，能充分利用自然環(huán)境中的機械能（如風能、波浪能等）持續(xù)輸出電子，可有效避免傳統(tǒng)大型電源的使用，實現(xiàn)微流控裝備的便攜化。該研究成果由摩擦納米發(fā)電機、整流濾波電路和微流控芯片3個部分組成。整流濾波電路將電機產(chǎn)生的高壓交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號施加在微流控芯片上，通過介電泳技術(shù)，成功實現(xiàn)標準微米顆粒及生物細胞高效分離，驗證了該研究的合理性。

自供電介電泳微粒操控平臺示意圖

蛇形通道內(nèi)聚苯乙烯微粒聚集效果仿真和實驗對比圖

兩種聚苯乙烯微粒分離效果仿真和實驗對比圖

在便攜式檢測平臺上進行細胞分離結(jié)果圖

哈爾濱工業(yè)大學機電學院2020級博士研究生周健為論文第一作者。任玉坤教授為論文唯一通訊作者。哈爾濱工業(yè)大學為論文唯一通訊單位。哈爾濱工業(yè)大學機電學院陶冶老師、碩士研究生薛睿為論文共同作者。

該研究獲得國家級青年人才基金、國家自然科學基金、哈爾濱工業(yè)大學“理工醫(yī)交叉研究項目”等經(jīng)費支持。

審核編輯：郭婷