Trong lĩnh vực chẩn đoán bệnh và nghiên cứu y sinh, phân tích đơn bào là một công cụ quan trọng để phân tích tính không đồng nhất của tế bào. Các phương pháp phân tích tế bào đơn truyền thống, chẳng hạn như kính hiển vi quang học hoặc tế bào dòng chảy, thường gặp khó khăn trong việc đáp ứng các yêu cầu nghiên cứu thông lượng cao và độ nhạy cao do các hạn chế như hoạt động phức tạp, tốn kém hoặc xâm lấn. Công nghệ trở kháng và quang phổ điện môi (IDS) như một phương pháp không xâm lấn, có thể được theo dõi trong thời gian thực và có tiềm năng thông lượng cao đã trở thành một con đường kỹ thuật quan trọng cho phân tích đơn bào. Nguyên tắc là khi một tế bào hoặc hạt đi qua điện trường được tạo ra bởi các điện cực trong vi mạch, nó sẽ làm xáo trộn điện trường và tạo ra các tín hiệu điện tương ứng với các đặc tính điện của chính nó và vị trí không gian. Tuy nhiên, trong điện trường không đồng nhất, nếu các hạt bị lệch theo hướng thẳng đứng, nó sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tính đối xứng của phân phối điện trường, dẫn đến biến dạng biên độ tín hiệu, do đó làm giảm độ chính xác và khả năng lặp lại của phát hiện.

Để giải quyết vấn đề này, từNhóm nghiên cứu chung của Đại học Manchester và Đại học Melbourne đã thiết kế một chip microfluidic in 3D tích hợp cấu trúc vòi phun cho phép tập trung động lực học chất lỏng ba chiều có thể điều chỉnh thông qua luồng vỏ hai giai đoạn.Nghiên cứu được thực hiện với“Dòng chảy chính xác tập trung vào các vi kênh in 3D để tăng cường quang phổ trở kháng”Chủ đề được công bố trên tạp chí quốc tếCảm biến và truyền động B: Hóa họcLên đi.

Trái tim của chip microflow sáng tạo này nằm trong cấu trúc vòi phun độc đáo của nó, có khả năng chủ động nâng dòng mẫu lên phía trên đáy của microchannel, tránh tương tác không cụ thể giữa các hạt và bề mặt tường của kênh một cách hiệu quả. Kết hợp với các ràng buộc dòng vỏ từ trên xuống và hiệu ứng tập trung của phần co lại hạ lưu, hệ thống đạt được vị trí chính xác ba chiều của các hạt khi chúng đi qua vùng cảm biến.Và công nghệ sản xuất quan trọng để đạt được cấu trúc ba chiều phức tạp này chính là công nghệ in 3D vi lập thể chiếu chính xác bề mặt (PμSL) và công nghệ in 3D bảo dưỡng ánh sáng chính xác tổng hợp của Morfone.Nhóm nghiên cứu áp dụngMicroArch chính xác ® D1025 (Độ chính xác: 10&25μm) Hệ thống in 3D, sử dụng nhựa HTL làm vật liệu, đã tạo thành công một lần một chip microflow tích hợp đa quy mô có chứa vòi phun bán kính 120μm, kênh chính rộng 800μm và phần co rút rộng 100μm.

Như thể hiện trong Hình 1, bằng cách điều chỉnh tỷ lệ dòng chảy Q2/Qt, các hạt có thể được đẩy chính xác gần các điện cực mà không cần dựa vào các kênh nông hoặc cấu hình điện cực phức tạp. Khả năng điều chỉnh này cho phép hệ thống thích ứng với các tình huống ứng dụng khác nhau, thể hiện khả năng thích ứng tuyệt vời từ phân tích tế bào đến phát hiện hóa học.

Hơn nữa, hình 2 giải thích chi tiết cơ chế tập trung chất lỏng ba chiều. Hệ thống sử dụng chiến lược lấy nét ba giai đoạn: đầu tiên, dòng vỏ F1 kết hợp với vòi phun để đạt được tiêu điểm ngang và một phần theo chiều dọc; Thứ hai, dòng vỏ trên cùng F2 tăng cường hạn chế dọc; Cuối cùng, đoạn thu hẹp hạ du củng cố hiệu ứng tập trung tổng thể. Cấu hình này đảm bảo rằng các hạt luôn ở gần điện cực chung khi đi qua vùng cảm biến, do đó tối ưu hóa việc thu thập tín hiệu.

Thông qua hình ảnh huỳnh quang và các thí nghiệm quang phổ trở kháng, nhóm nghiên cứu đã xác minh hiệu quả tập trung. Hình 3 cho thấy kết quả mô phỏng cho thấy ảnh hưởng của cấu trúc microchannel đối với động lực học chất lỏng. Khi tỷ lệ dòng chảy thay đổi từ 0,99 đến 100 so với Q1/Qs, chiều rộng tập trung có thể được điều chỉnh từ 0,07 đến 0,65 lần chiều rộng kênh, thể hiện khả năng điều chỉnh chiều cao. Đồng thời, tiêu điểm dọc được định lượng bằng kính hiển vi co-focus, cho thấy khoảng cách hạt từ điện cực có thể giảm xuống dưới 10μm ở Q2/Qt=0,9, làm tăng đáng kể chất lượng tín hiệu.

Phần thí nghiệm sử dụng microsphere huỳnh quang làm hệ thống mô hình để đạt được vị trí hạt bằng cách điều chỉnh tỷ lệ dòng vỏ trong điều kiện tổng lưu lượng cố định là 100 μL/phút. Kết quả hình ảnh huỳnh quang của Hình 4 thể hiện trực quan hiệu ứng tập trung ngang và dọc. Khi Q2/Qt tăng, chiều cao dòng hạt giảm dần và chiều rộng tăng nhẹ, nhưng vùng co lại chống lại sự khuếch tán này một cách hiệu quả, đảm bảo rằng các hạt vẫn tích tụ chặt chẽ trong vùng cảm biến. Thiết kế này đạt được dải động với kích thước dòng tập trung từ 71 × 70,5 đến 121 × 10,95 μm trong kênh 300 μm, phù hợp với nhiều kích thước hạt.

Trong đặc tính điện, biên độ tín hiệu trở kháng thay đổi theo vị trí thẳng đứng của hạt và mô phỏng rất phù hợp với dữ liệu thực nghiệm. Hình 5 cho thấy các thiết lập đo lường và kết quả, khi Q2/Qt=0,9, tỷ lệ tín hiệu nhiễu đạt đỉnh 17,38 dB và độ biến đổi tín hiệu thấp. Phân tích thống kê cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa tất cả các điều kiện lưu lượng, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa tập trung dọc. Phát hiện này cung cấp một nền tảng đáng tin cậy cho cytometry trở kháng để phát hiện độ chính xác cao mà không cần dựa vào xử lý hậu kỳ phức tạp.

Trong nghiên cứu này, khả năng sản xuất chính xác đa độ chính xác của MOAB cho phép các cấu trúc vòi phun phức tạp và các khu vực co lại được hình thành cùng một lúc, tránh các bước liên kết và liên kết phức tạp cần thiết cho công nghệ in thạch bản đa lớp truyền thống, không chỉ đơn giản hóa quy trình sản xuất mà còn tăng cường tính toàn vẹn và tích hợp chức năng của thiết bị, cung cấp tính linh hoạt hình học và khả năng xác minh nguyên mẫu nhanh chóng cho thiết kế chip vi lưu.

Là microArch chính xác kép với trình độ công nghệ cao của độ chính xác cao®Dòng thiết bị Dual (D0210, D1025), đổi mới để đạt được cùng một lớp (hướng trục XY) và các lớp khác nhau (hướng trục Z) có thể đạt được in chuyển đổi với độ chính xác khác nhau, và vẫn duy trì độ chính xác cực cao, khả năng điều khiển dung sai cực cao, hoàn toàn mới với hệ thống điều chỉnh ngang tự động, làm cho in 3D cấp công nghiệp thông minh hơn, ổn định hơn và hiệu quả hơn. Về quy mô in, loạt bài này đạt được khả năng gia công chính xác quy mô chéo từ 2μm đến 100mm × 100mm × 50mm, phá vỡ giới hạn hiệp đồng về kích thước và độ chính xác của sản xuất truyền thống. Trong lĩnh vực chế tác nguyên mẫu nhanh, khả năng này là y tế sinh học, điện tử chính xác,Hệ thống 5GNghiên cứu và phát triển sáng tạo trong các ngành công nghiệp tinh vi như truyền thông và chất bán dẫn cung cấp các giải pháp hoàn toàn mới với phản ứng tốc độ cao, lặp lại linh hoạt và giảm đáng kể hiệu quả chi phí.

Cùng với y tế chính xác bước vào giai đoạn mới khám chữa bệnh cá thể hóa, Ma - lai - xi - a chính xác tiếp tục đầu tư nghiên cứu phát triển, dốc sức thúc đẩy công nghệ in 3D tiến triển lên trình độ cao hơn. Trong tương lai, độ chính xác của MOFONE sẽ đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực biên giới rộng lớn hơn bằng cách cung cấp các giải pháp sản xuất chính xác có độ chính xác cực cao và khả năng tùy chỉnh cao, từ thiết bị y tế cá nhân đến cảm biến tùy chỉnh, từ các thành phần quang học nhỏ đến hệ thống điều khiển dòng chảy vi mô, cung cấp hỗ trợ quan trọng cho việc thăm dò nghiên cứu khoa học và nâng cấp công nghiệp.