ag百家乐积分有什么用 齐集微纳3D打印技巧与声学操控，开导出基于微气泡的高活泼性声学超名义

传统微流控芯片因其低老本、高效性和活泼性，已等闲应用于肿瘤筛查、DNA扩增和病毒检测等生物医学规模。可是，这种传统筹算在尺寸受限、单一功能性以及微结构调控活泼性等方面存在局限性，使其在试验应用中濒临诸多挑战。其中，不行掂量的流体能源学步履显贵纵脱了其在被迫操控技巧中的精度和效力。主动操控技巧，尤其是声学操控，为克服这些纵脱提供了新想路。声学操控主要分为名义声波（SAW）和体声波（BAW）两种容貌。SAW以其高频特色，大约末端高度精确的局部操控，但操作鸿沟有限且确立老本较高；而BAW则凭借其低频传播和深度穿透才气妥当处理大体积样本，但在精笃定位和活泼操控方面表现不及。

连年来，低频超声与微结构齐集的改进妙技成为参谋热门。其中，微气泡因其私有的共振特色，在局部操控中表现出优胜的判辨性和效力。可是，现存微气泡系统仍濒临诸多挑战，如体积不判辨性、振动所在赶快性以及加工老本不菲等。此外，在多细胞类型分离方面，传统微流体分离芯片每每只可处理两种细胞类型，难以怡悦试验需求。因此，需要开导一种具有更高判辨性、可控性和选定性的微气泡系统，以怡悦精确、活泼和高效操控的需求。

基于此，南京大学当代工程与应用科学学院王光泽教讲课题组筹算开导了一种基于3D打印技巧的镶嵌式微气泡声学超名义，冲破性末端了对声频的选定性操控。干系参谋效果以“3D-printed Acoustic Metasurface with Encapsulated Micro-air-bubbles for Frequency-Selective Manipulation”为题发表在期刊《Lab on a chip》上。南京大学当代工程与应用科学学院博士参餬口冀苗苗为本文第一作家，王光泽教师和张秀娟副教师为共同通信作家，卢明辉教师参与联接参谋。

该声学超名义罗致摩方精密microArch® S240 （精度：10 μm）3D 打印系统制备，通过在直径和高度方朝上的精确适度，末端了多种尺寸微孔结构的加工，从而为频率选定性筹算提供了高度活泼性。参谋团队使用20 μm厚的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜对微孔结构名义进行封装，改进性地开导出一种东说念主造微气泡结构，该结构大约末端对微孔尺寸过甚振动模态的精确调控。在单孔口头下，该系统大约精确操控粒子或细胞，包括口头1：齐集、口头2：旋转和口头3：传输；在阵列口头下，可末端对畅通轨迹的选定性调控。此参谋开导了一种通过诊治声频末端高精度和高活泼性微圭臬操控的改进平台。

图1. 安设的表现图及操控效果。(a) 确立表现图，插图浮现封装微气泡的延迟和收缩历程。(b) 单孔口头操控效果表现：齐集、旋转和分离。(c) 多孔口头操控机理表现：微气泡阵列超名义在不同激励频率下的反映。(d) 多孔口头操控效果表现：直线和弧线的受控轨迹传输。

领先，通过仿真建模揭示了振动特色，发现振动模态和频率偏离对粒子步履具有显贵影响，为频率选定性筹算提供了表面支捏。完毕标明，在共振频率即口头1下，薄膜的振动最高点位于中心，且振幅最大。此时，20 μm 聚苯乙烯（PS ）粒子在声辐照力的作用下向中心齐集并保捏判辨，未发生旋转。当偏离共振频率（±1 kHz）即口头2时，薄膜的最大振动位置从中心向边际移动。尽管振幅仍较大，但由于偏离共振条款下声辐照力削弱，声流力相对增强，但未占主导地位。此时，20 μm PS 粒子被推向非中心区域，并在声流梯度作用下发生旋转。当偏离共振频率（±2 kHz）即口头3时，气泡与薄膜之间的耦合效应显贵削弱，导致声辐照力大幅着落，薄膜振幅明白减小，AG百家乐到底是真是假最大振动位置延续向边际移动。与此同期，声波能量更多地传递到流体中，使得声流力占主导地位，从而促使20 μm PS 粒子沿薄膜名义传输。

图2. 单孔振动结构的表面模子和模拟完毕。 (a) 图 1a 中插图的模拟模子表现图。(b) L = 135 μm 时的位移-频率关系。振动结构在 35.4 kHz（一阶口头）和 66.8 kHz（二阶口头）处呈现出两个显贵的共振。(c) fR 为筹算封装微泡的模拟完毕， fB 为与筹算封装微泡体积疏通的传统微泡的表面估量完毕。(d) 三种操作口头下 20 μm PS 粒子受力、流线、位移和 声辐照势U 的表现图。(e) 三种把握口头下的流线模拟完毕。(f) 和 (g) 为三种把握口头下振动位移和 声辐照势的模拟完毕。

然后，诈欺多普勒激光测振仪考据了薄膜的振动特色。在 36 kHz 共振频率下，薄膜的最大位移位于中心，振幅达到峰值；当频率诊治至 35 kHz 和 37 kHz 时，最大位移偏离中心，振幅有所裁汰；而在 34 kHz 和 38 kHz 时，振幅进一步减小，最大位移位置显贵偏离中心。x-y 平面的振动测试完毕也考据了这一端正。此外，针对单孔振动结构对 20 μm PS 粒子的操控实验标明，在 36 kHz 激励下，粒子被拿获于薄膜中心；当频率诊治至 35 kHz 和 37 kHz 时，粒子拿获位置偏离中心；而在 34 kHz 和 38 kHz 时，粒子末端传输。粒子的拿获位置与薄膜的最大位移及最柔声辐照势一致，实验完毕与模拟掂量高度吻合。

图3. 薄膜振动测试和 20 μm PS 粒子操作完毕。(a) 36 kHz 下的薄膜振动测试完毕。(b) 不同频率下 x-z 截面的振动位移弧线。(c) 不同频率下 x-y 截面的薄膜振动测试完毕，以及20 μm PS 粒子操作。

随后，对振动引发的声流进行了测试与考据，完毕与先前的分析一致。在口头1下末端了粒子的自拼装，为纳米材料制造提供了潜在料理决策。此外，参谋标明，进一步减小微孔尺寸以升迁共振频率，有望拿获更小尺寸的粒子或细胞，举例红细胞。这标明该安设不仅适用于本文所提到的应用，还具备更等闲的生物和材料富集后劲。

图4. 颗粒测试和分析完毕。(a)-(c) 差异浮现口头1、口头2 和口头3 的流线完毕。(d) 在口头1下末端的粒子自拼装。(e) 临界粒子尺寸的估量和实验完毕。

在生物场景测试中，奏效末端了对小鼠胚胎成纤维细胞（3T3-L1）的齐集、旋转和传输。在口头1下，还奏效末端了轮虫的中心齐集，展示了振动结构对目田畅通生物体的有用操控才气。通过三种模态下的生物场景实验，考据了该技巧在精确操作和处理活细胞及生物体方面的有用性。

图5. 生物样本在三种口头下的测试完毕。(a) 口头1 ：3T3-L1 细胞齐集。(b) 口头 1：轮虫齐集。(c) 口头2：3T3-L1 细胞面外旋转。(d) 口头3 中：3T3-L1 细胞分离。

基于单孔筹算，参谋团队进一步开导了阵列式多孔结构，并在模拟振动分析后进行了粒子传输测试。测试完毕标明，通过诈欺微泡的特征频率，不错末端粒子在微泡上方的选定性传输。在 9 kHz 的低频激励下，粒子沿声波传播所在移动，酿成线性传输旅途。该完毕考据了不同频率下微泡结构对粒子操控步履的显贵各别（图6）。

图6. 微泡阵列超名义的模拟和粒子测试完毕。(a)共振频率模拟。(b) 微气泡阵列超名义的特征频率模拟完毕及 20 μm PS 粒子在特定频率下的相应轨迹。(c) 20 μm PS 粒子在 33 kHz 引发频率下的畅通速率弧线。(d) 9 kHz激励频率下20 μm PS 粒子的模拟完毕和畅通轨迹。

临了，对微泡阵列把握细胞的才气和细胞竣工性进行考据。完毕标明，该安设对细胞活性无明白影响，且操作历程温升永远适度在生理可接受鸿沟内，表现出简约的生物相容性。操作后5分钟，染色完毕浮现细胞活性仍保捏为 95.4%。在 6 分钟的操作历程中，样品室采样点的最大温升不进取 1°C，从而摒除了温度变化对细胞操作和活力考据完毕的潜在影响。

图7. 细胞畅通轨迹操作和行径测试。(a) HUVECs 在 9 kHz 频率下的畅通轨迹操作。(b) HUVECs 在 37 kHz 频率下的畅通轨迹操作。(c) 在不同的引发信号应用时候（5 分钟、10 分钟、15 分钟、20 分钟）下评估细胞活性。(d）5 分钟处理后的细胞染色完毕。

图8. 温度测试表现图和完毕。(a) 温度测试的取样点。(b) 不同激励频率和电压下的温度变化（ΔT）。(c)-(e) 差异为激励频率为 36 kHz 时不同电压下采样点的温度变化弧线。

追忆：该参谋改进性地齐集3D打印技巧与声学操控，开导出基于微气泡的高活泼性声学超名义，为频率可调的操控提供了新想路。该系统在多细胞类型分离、局部精确操控以及活泼性方面表现出显贵上风。这一改进为开导更高判辨性、可控性和选定性的声学操控系统奠定了基础，为试验应用中的高效操控需求提供了潜在料理决策。通过调控阵列耦合结构与激励频率，该平台大约末端精确的多模态样本处理ag百家乐积分有什么用，为生物医学与药物筛选等规模的复杂操作需求提供了新旅途，同期展示了与智能算法齐集的巨大应用远景。