基于液體積木的可重構(gòu)液體器件可用于器官芯片的構(gòu)建

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，日前，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院器官芯片團(tuán)隊(duì)顧忠澤教授、杜鑫副研究員在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Chemical Engineering》上發(fā)表了題為“Reconfigurable liquid devices from liquid building blocks”的論文。該論文報(bào)道了一種新的液體器件構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)了液體器件的快速構(gòu)建和即時(shí)重構(gòu)。

液體器件被廣泛用于人類(lèi)生產(chǎn)生活、科學(xué)研究的方方面面，如醫(yī)學(xué)診斷、器官芯片、能源電池等。液體器件的常規(guī)構(gòu)建方法是采用固體容器將流動(dòng)的液體限定在特定位置，例如目前被大規(guī)模應(yīng)用的微流控芯片、細(xì)胞培養(yǎng)板等。然而，這種構(gòu)建方法需要提前設(shè)計(jì)、制備好所需的固體容器，耗時(shí)長(zhǎng)且成本高。所制備出來(lái)的液體器件難以根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行實(shí)時(shí)更改，無(wú)法應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以及突發(fā)情況中對(duì)器件靈活性的要求。

為了解決這些問(wèn)題，顧忠澤和杜鑫團(tuán)隊(duì)受樂(lè)高積木玩具啟發(fā)，提出了液體積木策略。將一個(gè)個(gè)液滴看作是積木，通過(guò)液滴與液滴之間的排列組合，快速組裝出不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)具備可重編輯能力的液體器件的構(gòu)建。

液體積木概念演示



可重構(gòu)液體器件

通過(guò)將3D打印的柱狀陣列浸潤(rùn)于硅油中，向柱狀陣列中不斷滴加液滴的方式，可以快速形成不同構(gòu)型的液體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)柱狀陣列中的液滴進(jìn)行截?cái)?、移除、再添加，又可以?shí)時(shí)、快速地改變液體結(jié)構(gòu)。

這種液體器件的快速制備與實(shí)時(shí)重構(gòu)方法，可大幅度提升液體器件相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)、研究效率。研究團(tuán)隊(duì)演示了該技術(shù)在微流控芯片、微反應(yīng)器、液體電池、醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，團(tuán)隊(duì)正在將液體積木應(yīng)用于器官芯片的構(gòu)建，這將會(huì)成為器官芯片動(dòng)態(tài)調(diào)控的有效手段。

該工作的第一作者是曾易博士、李森博士、博士研究生崇哲均，論文共同通訊作者是杜鑫副研究員和顧忠澤教授，東南大學(xué)為該工作的唯一通訊單位。

該論文得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金和中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程等項(xiàng)目的資助。