微流控芯片中仿生膜的构建及其在生物反应光学与电学监测中的应用

研究人员开发了一种悬浮不对称流体膜技术，通过微流控通道实现不同脂质体来源的双层膜叶独立构建与调控。该体系支持化学/分子反应在特定膜叶附近的原位光学与电学（膜片钳）监测，为膜生物学研究提供了10,000 μm2级可控模型，可应用于单粒子扩散、膜融合及通道形成等研究，实验周期仅需2-3天。

　　

这项研究展示了一种在微流控芯片中构建仿生膜（biomimetic membrane）的创新方法。通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的芯片，两个水平微流控通道被垂直导管隔开。初始时导管内捕获油相，当两侧通道分别注入不同脂质体（liposomes）溶液时，脂质分子在油-缓冲液界面自发铺展形成独立膜叶（leaflet）。随着PDMS对油的吸收，两个膜叶最终组装成约10,000 μm²的水平不对称双层膜。

这种悬浮膜结构完美复现了生物膜（biological membranes）的核心特征：1）可独立调控双叶层脂质组成；2）通过微流控通道实现化学刺激的定向输送；3）兼容光学显微镜和膜片钳（patch-clamp）同步监测。研究团队演示了四大应用场景：单粒子追踪与全局扩散分析、膜融合（membrane fusion）过程观测、跨膜通道（channel）形成机制研究。整个技术流程——从树脂模具芯片制备到功能测量——可在3天内完成，为膜蛋白功能研究、药物筛选等提供了高通量平台。