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东北师范大学刘华教授团队 Lab on a Chip | 利用原位数字投影光刻技术快速捕获和标记可控流动液体中的微粒

来源:  发布时间:2022-07-22 22:51:08 点击次数:

        血液中单个细胞或细胞群的生物信息对病理学、药物筛选和细胞工程具有重要意义。然而,由于这些细胞的异质性,诱捕和检测这些细胞一直是一个挑战。微流控芯片内的微陷阱或微过滤器的整合是实现单细胞快速分拣和分析的有效策略。尽管洁净室工艺可以在微流控芯片内实现高分辨率的微特征,但这些微特征是预先设计好的,不能灵活地改变它们以适应各种被捕捉对象,不能实现原位操控与检测。应用飞秒激光双光子聚合来制作微流控芯片是一个很有前途的发展趋势。但双光子聚合效率低、加工时间长,并不适用于生存时间较短的细胞的捕集。因此,一种兼具制备效率,捕获效率和任意成型的制造工艺需要被开发。


图1 (a)微流控芯片中微陷阱的制造过程。 (b) CCD和DMD之间关系的校准过程。(c)微粒子捕集数字掩模的生成过程。

        近日,东北师范大学刘华教授带领研究团队采用基于数字微镜器件(DMD)的新型原位数字投影光刻协同图像识别技术在微流通到内实现了液体内微粒子/细胞的原位快速捕获,筛选和标记。该成果以“Rapid trapping and tagging of microparticles in controlled flow by in-situ digital projection lithography为题,发表在英国皇家学会期刊 Lab on a Chip上。

        该工作提出了一种新型的原位数字投影光刻技术,根据采集粒子图形实时生成的数字掩模板,实现对粒子原位捕获等操控。在图像识别技术的帮助下,迅速解决了微粒子轮廓或通道位置的信息,结合现有不同形状的掩模的选择,从而实现了原位生成用户定制的微陷阱阵列和微过滤器阵列,用于粒子的捕获和标记。图1中(a)(b)(c)分别展示了微流控芯片中微陷阱的制造过程,CCD和DMD之间对应关系的校正过程和微粒子捕集数字掩模的生成过程。在诱捕和过滤单粒子、粒子阵列和细胞方面的成功表明,这项新技术在微流控、单细胞分析和早期疾病诊断方面的应用前景广阔。

        论文信息

·      Rapid trapping and tagging of microparticles in controlled flow by in-situ digital projection lithography

·      Han Zhang, Meiying Lu, Zheng Xiong, Jing Yang, Mingyue Tan,Long Huang, Xiaojuan Zhu, Zifeng Lu, Zhongzhu Liang and Hua Liu *(刘华,东北师范大学)

·      Lab Chip, 2022, 22: 1951-1961

·      https://doi.org/10.1039/D2LC00186A

         

        作者简介

        刘华

        

        本文通讯作者,东北师范大学教授,博士生导师,主要从事光刻和打印设备集成以及微纳加工和3D打印等领域方面的研究工作。发表论文 100 余篇,其中在Lab on a Chip、Optics Letters、Optics Express等国际期刊以第一和通讯作者身份发表论文60余篇。共申请40多项国家发明专利,其中已获授权国家发明专利20余项。已培养博士研究生10余名,硕士研究生20余名。先后获吉林省自然科学学术成果奖二等奖(2011);吉林省科学技术奖二等奖(2012);吉林省中青年科技创新领军人才及团队(2017)。

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