基于混合毛细管流模式提升微流控线基分析设备(μTADs)流速的创新研究:开启即时诊断新篇章

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  为解决微流控线基分析设备(μTADs)流速控制难题,提升其即时诊断性能,研究人员开展了增加 μTADs 毛细管流速的研究。通过建立混合毛细管流模式,显著提高了流速,且该方法对多种复杂液体样本有效,有望改善 μTADs 在即时诊断中的表现。

  微流控系统已成为控制液体操作不可或缺的工具,在生物传感领域应用广泛。低成本的微流控纸基分析设备(μPADs)和微流控线基分析设备(μTADs),因易于制造和操作,在即时诊断领域流行多年。μTADs 中使用的棉线比 μPADs 中的纸基材料更易获取且成本更低,推动了 μTADs 的广泛应用。
液体在这些设备上的自主毛细管泵送是 μPADs 和 μTADs 受欢迎的主要原因,其液体流动性质可用沃什伯恩方程描述,流速与液体样本及多孔介质的性质相关。流速对具有不同反应动力学的免疫分析性能影响重大,因此,控制和调节流速对 μPADs 和 μTADs 在即时诊断中的更好表现至关重要。

已有许多关于 μPADs 流速控制和调节的研究,但针对 μTADs 的尝试较少。在本研究中,首次尝试在 μTADs 的棉线上创建空心毛细管通道。μTADs 被封装在热收缩管中,该封装方法借鉴自电线(如充电线)的封装方法。创建空心毛细管通道后,μTADs 中产生了混合毛细管流,流速大幅提高。研究人员通过实验探究了空心通道尺寸对流速大小的影响,并进一步研究了该策略对复杂液体样本(高粘性甘油和非牛顿全血)是否有效。研究表明,空心通道尺寸越大,平均流速越高,空心通道尺寸为 1200μm 的组平均流速比对照组高 12353%。选择空心通道尺寸为 1200μm 的组对高粘性液体样本(甘油)和非牛顿液体样本(全血)进行流速增强研究,同时发现通过在 μTADs 中创建部分空心通道,可以实现对毛细管流速的编程增强 。该研究成功将混合模式的毛细管流引入 μTADs,实现了更快的毛细管流,且该方法可用于增强复杂液体样本的毛细管流,在即时诊断领域具有广阔的应用前景。
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