故意的裂缝和皱纹为医学筛查提供了低成本的选择

在分拣生物材料时，尺寸很重要。宾夕法尼亚州立大学医学系 Dorothy Quiggle 职业发展教授 Huanyu “Larry” Cheng 表示，从识别病原体到筛选药物治疗，根据颗粒大小快速识别和分离颗粒的能力是诊断和治疗患者的越来越重要的工具。工程科学与力学。程和他在湘潭大学的国际合作者开发了一种低成本、高效的方法来制造用于生物医学传感器的灵活分拣设备。

他们本周在化学学会期刊ACS Applied Materials & Interfaces 上发表了他们的方法。

传统的微流体设备是通过精确测量生产的，以对特定大小的颗粒进行分类，例如识别患者血液中感染的病原体。这些设备安装在配备高度专业化设备的洁净室中，以达到必要的精度。

“微流体设备非常重要，但我们需要更好地制造它们，”程说。“目前的方法可能需要几天甚至几周的时间，而且它们通常很昂贵。”

为了降低生产设备的成本和时间，研究人员从他们想要监测的东西中汲取灵感：弯曲、有弹性、有时会起皱的人体。

他们使用了一种叫做 PDMS 的含有碳和硅的聚合物，当用紫外线处理时它会变硬。一旦聚合物的顶面变硬，他们就会将其拉伸，在坚硬的层中产生微小的裂缝。然后研究人员用相同聚合物的另一个盖层将其封装。

接下来，他们重复了这个过程，但在用紫外线处理之前拉伸了聚合物。一旦他们释放出具有坚硬表面的拉伸聚合物，它就会起皱，脸上几乎没有皱纹。

当设备被拉伸和释放时，裂缝和皱纹就像阀门一样运作，允许小颗粒流过，同时限制较大的物体。

“我们可以利用裂缝或皱纹来操纵流体流动，”程说。“这些机械变形并不新鲜，但尚未被探索用于微流体设备。我们最终在两种结构之间建立了良好的结合，可以简单且低成本地制造。”

Cheng 专注于开发灵活、可拉伸的传感器，能够通过人体运动和汗液、皮肤等中的化学信号无线监测人体健康。他说，目标是提高患者的舒适度和生活质量，同时获得尽可能多的信息以帮助诊断和治疗。

“我们希望开发一个独立的、可拉伸的系统，允许长期、连续使用无线传感设备，以提高患者健康监测的能力和舒适度，”程说。“制造低成本、大规模方法以进行进一步测试的能力是此类系统的关键组成部分。”

程说，研究人员计划继续合作，并将探索如何更有效地生产和使用微流体装置。

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