基于金纳米颗粒修饰聚苯乙烯微球的let-7a无标记检测及超低纵横比微通道中二次流调控机制研究

本研究针对超低纵横比（AR=1:9）微通道中二次流调控机制不明确的问题，通过设计含微障碍物的直/弯通道对比实验，揭示了不同构型通道在细胞分离（2×106-4×106 cells/min）和混合效率中的差异化优势，为惯性微流控（inertial microfluidics）系统的高通量、精准化设计提供新范式。

　　

在生命科学和医学检测领域，如何实现微量生物标志物的高效捕获与精准检测一直是技术瓶颈。传统检测方法往往需要复杂标记步骤，而微流控技术虽能提升通量，却受限于高纵横比通道的加工难度和流体控制精度。针对这一挑战，山西农业大学的科研团队在《Microchemical Journal》发表创新成果，通过金纳米颗粒（AuNPs）修饰聚苯乙烯微球的无标记检测技术，结合超低纵横比（AR=1:9）微通道的二次流调控机制研究，为高通量生物检测提供了全新解决方案。

研究采用微流控芯片加工、惯性聚焦技术（inertial focusing）和高速显微成像等核心方法，对比分析了直/弯微通道在相同微障碍物条件下的二次流加速规律。实验样本包括标准微粒悬液和癌症细胞系（通量范围2×10⁶-4×10⁶ cells/min）。

【Secondary flow enhancement】
通过设计高度100μm/宽度900μm的微通道，发现曲率半径6000μm的弯通道能产生更强的迪恩涡流（Dean vortices），而直通道通过微障碍物阵列诱导的周期性扰动更利于局部混合。两种构型在雷诺数（Re）10-50区间均展现线性流速响应。

【Materials and methods】
采用软光刻技术制备PDMS芯片，通过有限元模拟优化微障碍物排布。利用粒子图像测速（PIV）量化二次流强度，荧光标记验证细胞捕获效率。

【Conclusion】
研究证实弯通道更适合高通量细胞聚焦（捕获率提升37%），直通道在低流速下混合效率达92%。该设计突破了传统高AR通道的加工限制，为POCT（床旁检测）设备开发奠定基础。

这项工作的创新性体现在三方面：首次系统比较直/弯微通道的二次流增强机制；提出可扩展的超低AR芯片加工方案；实现let-7a miRNA的无标记检测限达0.1 pM。通讯作者Yongjun Wu指出，该技术未来可拓展至循环肿瘤细胞（CTC）分选和器官芯片构建领域。