Biofluidix助力創(chuàng)新微滴分配技術(shù)，開啟診斷測試的制造新篇章
在現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)中，噴涂、噴墨打印、微接觸印刷等多種表面涂層工藝廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、生物儀器、醫(yī)療檢測設(shè)備等。在診斷測試及制造領(lǐng)域，普遍存在液體分布不均、材料利用率低、涂層精度與厚度不穩(wěn)定等問題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品質(zhì)量提升與行業(yè)發(fā)展。因此，研發(fā)高精度、高效率、高均勻性且具備可擴展性的表面涂層技術(shù)，成為當(dāng)下亟待解決的問題。

在此背景下，弗萊堡大學(xué)微系統(tǒng)工程系（IMTEK）聯(lián)合德國Biofluidix公司于2024 年 6 月 26 日在《Micromachines》雜志上發(fā)表了文章《Highly Parallel Droplet Dispensing Approach to Provide Homogeneous and Controllable Droplet Arrays for Diagnostic Test Manufacturing》。在該研究中，作者研發(fā)了一種微量-壓電式皮升級／納升級點樣設(shè)備，用于生物芯片等需要高精度噴點產(chǎn)品的研發(fā)制造。

實驗流程：

• 1.分配裝置：主要由墨盒、活塞、壓電致動器和噴嘴芯片構(gòu)成（圖1）。墨盒采用銑削聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate，PMMA）材料制作，設(shè)有兩個 200μm 高的進料通道，用于引導(dǎo)液體從儲液器流入腔室。活塞由 3DM-Tough 樹脂材料經(jīng) Prusa sl1s 光固化 3D 打印機制成，其帶有 O 型圈密封結(jié)構(gòu)，與 BioFluidix特制的微量壓電式皮升級／納升級點樣噴頭相連。噴嘴芯片由 300μm 厚硅片經(jīng)深反應(yīng)離子蝕刻（Deep Reactive Ion Etching，DRIE）工藝制成，噴嘴入口深 150μm，且表面經(jīng)處理，噴嘴表面疏水、入口親水（圖2）。

  圖1 噴點裝置示意圖

  圖 2 噴嘴芯片示例圖 (A) 噴嘴陣列設(shè)計細(xì)節(jié)；(B) 芯片表面，包括噴嘴入口和噴嘴表面；(C) 噴嘴芯片的橫截面圖，顯示噴嘴入口和噴嘴高度；(D) 組裝好的墨盒和噴頭示例  

• 2.無氣泡灌注：為保證液滴分配穩(wěn)定，先進行無氣泡灌注。利用壓力儲液器提供 0.5mbar 壓力，使液體流經(jīng)進料通道，充分濕潤流體路徑和腔室，有效排除氣泡，確保實驗穩(wěn)定進行。
• 3.液滴噴射：實驗時，腔室內(nèi)活塞直接推動液體，在壓電疊堆致動器精確控制下液滴從噴嘴陣列穩(wěn)定噴射。活塞上下運動循環(huán)作業(yè)，向下推動液體形成液滴，向上則使腔室重新填充液體，維持連續(xù)穩(wěn)定的液滴噴射。

經(jīng)過一系列實驗，該研究取得了如下測試成果：

• 1.確立設(shè)計規(guī)則：研究得出噴嘴芯片的經(jīng)驗設(shè)計規(guī)則，明確了噴嘴直徑、間距和陣列尺寸與液滴體積、活塞表面積的關(guān)系，為噴嘴芯片設(shè)計提供了實用依據(jù)（圖2）。
• 2.精準(zhǔn)控制液滴：該裝置可精準(zhǔn)調(diào)控液滴體積（140pL - 20nL）和速度。特定配置下，壓電沖程 1 - 4μm、沖程速度 20 - 45μm/ms 時，液滴分配效果良好，體積變異系數(shù)CV低于 2.5%，平均液滴體積達(dá) 366pL。
• 3.適應(yīng)多種材料：實驗表明，裝置能適應(yīng)不同粘度液體。隨著液體粘度增加，通過調(diào)整壓電沖程和速度，仍可實現(xiàn)穩(wěn)定液滴噴射，只是液滴體積會相應(yīng)減小。
• 4.穩(wěn)定性良好：模擬生產(chǎn)線環(huán)境 12 小時連續(xù)實驗中，裝置分配液滴 10,800 次，打印陣列質(zhì)量穩(wěn)定，證明其可靠性高，適用于工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)。

這項研究成果為診斷測試及制造的表面涂層技術(shù)帶來新的思路。BioFluidix制備的微量-壓電式-皮升級／納升級點樣噴頭在實驗中展現(xiàn)出優(yōu)異性能，為實現(xiàn)高精度、高均勻性表面涂層提供了可靠方案。其在生物傳感器、酶聯(lián)免疫吸附測定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）板、側(cè)向流動測試等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，有望推動診斷測試制造行業(yè)進入新的發(fā)展階段。

更多資訊請訪問文獻全文鏈接： https://doi.org/10.3390/mi15070824

  Biofluidix是全球領(lǐng)先的研發(fā)制造高精度生物芯片點樣和分液系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，不僅有自動化點樣分液平臺，也提供模塊化的皮升/納升/微升（pl/nl/μl）分液裝置，能夠兼容第三方設(shè)備，實現(xiàn)精準(zhǔn)點樣和分液。廣泛應(yīng)用于生物、材料、航空、航天等多個領(lǐng)域。

環(huán)亞生物科技有限公司作為德國Biofluidix公司在中國區(qū)的獨家代理商，一直為國內(nèi)用戶提供專業(yè)的安裝測試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護工作，贏得客戶的一致好評與信任。環(huán)亞生物科技有限公司將一如既往的支持越來越多的Biofluidix用戶。


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