格里菲斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)解決了一個困擾液滴大小的微型反應(yīng)器的問題，這可以提高藥物輸送和廢物管理等應(yīng)用的可行性。發(fā)表在應(yīng)用物理快報上，該團(tuán)隊開發(fā)的技術(shù)使用冷凝來無創(chuàng)地重新填充先前因蒸發(fā)而坍塌的液體彈珠。

昆士蘭微納米技術(shù)中心的合著者 Nam-Trung Nguyen 教授說：“液態(tài)大理石是我們包裹在一層薄薄的微粒中的溶液液滴，可用于許多生物、化學(xué)和生化應(yīng)用。”

“液體彈珠被用作微型反應(yīng)器，用于容納各種化學(xué)、生化和生物用途，例如生長細(xì)胞和應(yīng)用，例如常見的 PCR，這是一種用于檢測 的 DNA 擴(kuò)增技術(shù)。

“將液體彈珠用于這些目的可顯著減少所需的反應(yīng)物和塑料消耗品的數(shù)量。”

為了制造彈珠，將一滴反應(yīng)溶液滾過疏水(防水)顆粒或疏油(抗油)顆粒的粉末床，因此它們在液滴周圍形成屏障，將其內(nèi)容物與周圍環(huán)境隔離開來。

然而，一旦形成，液態(tài)大理石面臨一個主要問題：蒸發(fā)。

“在液滴周圍形成的顆粒涂層可以包含體積從幾納升到幾微升不等的液體，”昆士蘭微納米技術(shù)中心的主要作者 Kamallayam Rajan Sreejith 博士說。

“液滴周圍的粉末涂層是多孔的，這意味著液體可以緩慢蒸發(fā)。因此，隨著時間的推移，液體會消失，特別是當(dāng)外部溫度較高或在高溫和低溫之間不斷循環(huán)時，就像 PCR 反應(yīng)中發(fā)生的那樣。

“這個過程會導(dǎo)致液態(tài)大理石失去體積并最終彎曲和坍塌。”

過去對這個問題的解決方案是使用注射泵侵入性地重新填充丟失的液體，并且需要非常困難的技術(shù)，例如流量傳感和精確的流量控制。

“為了避免這些困難，我們開發(fā)了一種簡單且非侵入性的方法來重新填充液體彈珠，”Nguyen 教授說。

“我們開發(fā)的過程依賴于冷凝，類似于可樂罐側(cè)面露水的形成方式。當(dāng)濕度和溫度合適時，空氣中的水會在罐子上冷凝形成水滴。

“我們模仿這個過程，通過設(shè)計大理石周圍的外部條件來重新填充液態(tài)大理石，以鼓勵外面空氣中的水像焦炭罐一樣凝結(jié)在大理石上，然后收集在多孔涂層內(nèi)，使液態(tài)大理石能夠重新填充并防止彎曲或倒塌。”

這種當(dāng)前的再填充過程是在一個專門設(shè)計的環(huán)境中進(jìn)行的，但研究人員希望對其進(jìn)行優(yōu)化，以便在各種微流體應(yīng)用中實際使用。

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