開放微流控系統由于具有易制備和使用靈活等特點在即時檢測和生物化學領域有較大發展潛力。

然而，傳統的微閥和微泵很難集成在開放通道微流控芯片上，流體受控差是開放式微流控的一個共同缺點。形狀記憶聚合物作為一種“智能”材料，在外部刺激下可局部或整體發生形狀變化，在流體驅動與控制等方面有潛在應用價值。

近日，東北大學徐章潤教授團隊提出了一種通過控制開放通道中形狀記憶微結構變形引起的連續拉普拉斯壓力來控制液體流動的方法。

該工作中，基于乙烯-醋酸乙烯共聚物制備了形狀記憶開放通道微流控芯片，通道中均勻分布著多米諾骨牌狀的矩形微柱。

微柱中因含有Fe?O?納米材料和還原鐵粉，而具有光熱響應和磁響應能力。在磁力輔助下，可通過近紅外光照射調節微柱彎曲角度和彎曲方向。

流體在開放通道中流動的驅動力有兩個，一個是由于親水性通道中的毛細作用，另一個是流體在彎曲微柱誘導下產生的拉普拉斯壓力。

基于此實現了通過對通道內微柱賦形來設定流體的流動路徑。流體在通道中的流速取決于通道壁表面的潤濕性和微柱彎曲角度，因此通過調節通道壁表面親水性和微柱彎曲角度實現了對流體流動速度的調控。

此外，結合局部疏水改性和微柱可逆形變形成或斷開“微橋”實現了對流體流動的啟動和停止的控制（圖1）。

圖1 開放通道中通過對微柱賦形調控液體流動

此外，研究人員進一步設計了用于微液滴萃取的開放通道微流控芯片。通道中連續流動的正己醇將液滴中的羅丹明B萃取出來后自發流入液池中，萃取完成后可將液池中的萃取物轉移至芯片外進行濃縮，并用拉曼光譜儀進行檢測。該流體操控策略提高了開放通道中流體流動的可操控性，在微量樣品分離分析中具有獨特的優勢。

審核編輯：劉清