微流控設計研發：慣性微流控聚焦的應用

近年來，微流控技術因其在高通量，高效生化反應和篩選的研究中所展現出的巨大應用潛力而快速發展，其中慣性微流控是典型代表之一。

慣性效應是能夠實現顆粒高通量精確操控的一種新穎微流控方法。慣性升力會驅動顆粒在微通道內發生側向遷移，通過調控顆粒的慣性遷移可實現不同尺寸顆粒的聚焦，富集和分離等功能。它的物理原理相對簡單。如果微粒懸浮液進入螺旋形微通道，那麼在很短的時間內，微粒將橫穿通道。單一的平衡位置是兩個相反的力，即迪恩旋轉力和牆升力之間平衡的結果。如果懸浮液包含不同尺寸的微粒，則經過足夠長的距離後，它將在螺旋微通道中分成幾條相同尺寸的微粒流。單個微粒流可通過適當設計的出口系統收集。

慣性聚焦微流控儀器最突出的應用是細胞分選或細胞分離，這些儀器的核心是一個或幾個螺旋通道。使用少量樣品是他們最大的優勢，其次是高通量分析。目前已經有微流控公司推出了新的產品，他們使用由兩個螺旋通道和一個之字形通道組成的級聯微流控設備，用於從血細胞中連續，快速，高通量地分離腫瘤細胞（CTC）。

在進行特定實驗時，通常只需要富集顆粒的溶液，而不是完全分離顆粒。例如，在白血病患者診斷中，由於血液中白血病原始細胞的數量非常低，因此不能用血液活檢。通過使用四個螺旋級聯，獲得了更多的胚細胞樣品，而紅細胞和健康白細胞被引導到廢液池。

白血病患者的血液活檢通常需要骨髓活檢，但一般來說，採血屬於侵入性。因此用尿樣檢測前列腺癌更符合患者的舒適性。這就是為什麼研究人員開發出一種單螺旋微流控晶片，能夠從尿液中分離出前列腺癌細胞。

其實，慣性微流控聚焦還有其他應用。例如，它們已被用於分離和純化來自三角褐指藻（入侵硅藻）的富脂微藻培養物。利用相同的儀器，從啤酒腐敗微生物（短乳桿菌和達姆納斯）中分離出酵母。

從以上這些例子中可以看到，慣性微流體聚焦儀器在高通量，低成本和節省時間的應用方面具有很大的潛力。但是，流體動力學並不像前面概述的那麼簡單。許多其他參數，例如流體密度，顆粒彈性，離心力，微粒密度等，可能會增加系統的複雜性。

隨著微流控晶片研究的深入以及在生物醫學研究和臨床診斷中的應用擴展，許多體外診斷企業利用微流控分析樣本量少且檢測快速的優勢，不斷嘗試把微流控技術和即時診斷結合來推出新型晶片以及儀器，從而獲得絕對競爭優勢地位。在微流控領域擁有20年經驗的ITL團隊是一家聚焦微流控技術創新，與研發改進POCT儀器的英國領先企業。ITL一直在自己的專屬領域不斷探索，運用先進的微流控技術，整合自身和外部資源，創造出更多醫療商業化產品，未來希望將更多微流控新技術運用到POCT產品開發中生產出突破性的創新產品。