微/纳通道体系中微流体的智能驱动和调控研究

自然界中微/纳通道体系在生物体中发挥很重要作用，微流体在微/纳通道体系中的驱动和控制涉及众多重要的科学问题。本项目围绕微/纳通道体系中微流体的驱动和控制，拟突破目前微流体驱动和控制研究限于微液滴的局限性，开展新型仿生微/纳通道体系的设计与研究，以及开拓微流体智能驱动和控制的前瞻性应用。拟基于仿生原理，探索生物体中微流体驱动和控制的机理，以通道表面性能和结构调控微流体为核心，利用物理或化学方法在微/纳通道中制备微/纳多尺度结构、非对称梯度表面及结构，通过外场响应性分子进行表面改性，利用表面性能的可逆性转变、性能梯度及结构梯度，实现微流体的智能驱动和控制。重点研究：（1）表面、结构、性能、功能协同效应；（2）微/纳多尺度结构的原位制备和微流体的智能控制；（3）微通道体系中非对称梯度表面研究及微流体的智能驱动；（4）非对称梯度结构研究及微流体的智能驱动。

项目“微／纳通道体系中微流体的智能驱动和调控研究”的构想来源于仿生原理，围绕微/纳通道体系中微流体的驱动和控制，突破了微流体驱动和控制研究限于微液滴的局限性，开展了新型仿生微/纳通道体系的设计与研究，研究出一类具有重要基础研究价值和应用前景的微流体智能驱动和控制体系。. 基于仿生原理，探索了生物体中微流体驱动和控制的机理，以表面性能和结构调控微流体为核心，利用物理或化学方法在微/纳通道中制备微/纳多尺度结构、非对称梯度表面及结构，通过外场响应性分子进行表面改性，利用表面性能的可逆性转变、性能梯度及结构梯度，实现微流体的智能驱动和控制。基于微流控分析芯片研究平台的建设，重点研究并解决了以下科学问题：（1）表面、结构、性能、功能的协同效应；（2）微/纳多尺度结构的原位制备和微流体的智能控制；（3）微通道体系中非对称梯度表面研究及微流体的智能驱动；（4）非对称梯度结构的研究及微流体的智能驱动。基于上述关键科学问题的解决，项目同时也开展了相关的应用研究。. 项目围绕微/纳通道体系中微流体的智能驱动和控制研究，取得了以下研究进展：采用微加工技术与原位表面改性技术相结合的方法，在微通道中制备各类仿生微／纳多尺度结构；突破了目前微流体驱动和控制局限于微液滴的研究，创新性地研究功能表面、微／纳多尺度结构、外场刺激三者协同作用以驱动与控制微流体的智能可控体系；智能驱动与控制微通道中的含有胰蛋白酶的微流体，可以任意改变胰蛋白酶在微通道中细胞层的流动区域，获得所需的细胞伤口，并智能驱动和控制生物／化学试剂以研究其对细胞受创后细胞生物学行为的影响；利用微加工技术与表面性能调控技术，在微通道中制备仿生的非对称梯度性能和结构，实现微流体的智能驱动与控制；研究了新型仿生微/纳通道体系的设计思路与研究方法，探索了微流体智能驱动和控制在细胞生物学、生物传感器、生化试剂定向输送的前瞻性应用。. 在项目研究中，在基础研究领域取得了一些重要研究进展与科研成果。项目科研成果已发表在Nano Res.，Chem. Res.Chinese Universities，Appl.Mater.Interfaces等国际一流学术刊物上发表论文3篇，引用项目基金号的学术论文5篇，国家发明专利授权 2 项。同时，在应用研究领域，2项国家发明专利和多个科研成果实现了科研成果产业化。