微流控技術是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術。它是現代醫學技術發展過程中的一種重要的生物醫學工程技術，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今(jin)天就(jiu)將為大家分享一篇(pian)微流控領(ling)域(yu)研究(jiu)成果(guo)，一起(qi)接(jie)著(zhu)往下看(kan)吧(ba)~

　　在(zai)臨床治療(liao)的(de)過程中，止(zhi)痛(tong)藥是一類(lei)直接減緩患者(zhe)切身(shen)痛(tong)苦的(de)有效制劑(ji)。然而傳統化學(xue)(xue)類(lei)止(zhi)痛(tong)藥往往存在(zai)不同(tong)程度(du)的(de)成癮(yin)性(xing)，甚(shen)至會因過量使用而導致患者(zhe)死亡。來自美國西北(bei)大學(xue)(xue)的(de)JohnA.Rogers團隊(dui)，聯合(he)俄(e)勒岡大學(xue)(xue)JonathanT.Reeder助理教(jiao)授團隊(dui)與大連理工大學(xue)(xue)解(jie)兆謙教(jiao)授團隊(dui)共同(tong)基于神經組織生理活性(xing)的(de)負溫度(du)依賴性(xing)，開(kai)發(fa)了(le)一種柔性(xing)、生物可(ke)吸(xi)收(shou)的(de)微流控(kong)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)能夠在(zai)活體組織的(de)任意深度(du)進行集中、可(ke)控(kong)的(de)微創冷(leng)卻，從而實現局部(bu)的(de)痛(tong)感阻斷。相關論文“Soft,bioresorbablecoolersforreversibleconductionblockofperipheralnerves”發(fa)表于雜志Science。

　　現(xian)有的(de)(de)報(bao)道已經(jing)(jing)(jing)證(zheng)實，神(shen)經(jing)(jing)(jing)組織中(zhong)的(de)(de)代謝(xie)、電(dian)生(sheng)理(li)和離(li)子(zi)活性都具(ju)有反(fan)向的(de)(de)溫(wen)度(du)依賴性，且當溫(wen)度(du)降(jiang)至15℃以下時，哺乳動(dong)物神(shen)經(jing)(jing)(jing)復合動(dong)作電(dian)位傳導的(de)(de)阻斷(duan)就會發生(sheng)。研究(jiu)者基于這樣的(de)(de)原理(li)，針對(dui)性地構建了(le)(le)一(yi)種具(ju)有實時溫(wen)度(du)反(fan)饋功能的(de)(de)可(ke)植(zhi)(zhi)入式微流控裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。該(gai)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)可(ke)按需(xu)在(zai)一(yi)定(ding)時期內產生(sheng)局部痛覺缺失，并在(zai)使(shi)用后逐漸被人體溶解(jie)與吸收。研究(jiu)者也(ye)構想了(le)(le)具(ju)體的(de)(de)臨(lin)床(chuang)應用的(de)(de)場景(jing)：即(ji)術后周(zhou)圍(wei)神(shen)經(jing)(jing)(jing)系統的(de)(de)劇痛阻斷(duan)（圖1）。同時，該(gai)柔(rou)性微流控裝(zhuang)置(zhi)(zhi)在(zai)彈(dan)性、硬度(du)和彎曲(qu)度(du)等方面與周(zhou)圍(wei)神(shen)經(jing)(jing)(jing)組織非常匹配，這使(shi)得植(zhi)(zhi)入裝(zhuang)置(zhi)(zhi)無須(xu)進行(xing)縫合固定(ding)。在(zai)PBS緩沖液中(zhong)持續進行(xing)孵育也(ye)可(ke)發現(xian)，該(gai)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)會在(zai)50天后完全溶解(jie)消失，這也(ye)初步證(zheng)實了(le)(le)其無需(xu)手術取回的(de)(de)潛力。

　　圖1用于按需神(shen)經阻滯的柔性、生(sheng)物(wu)可吸(xi)收蒸發(fa)式微流控冷卻器(qi)

　　文(wen)中(zhong)的微流控裝置是(shi)由多層結(jie)構組裝而成(cheng)：裝置的主體(ti)部分均由可降(jiang)解(jie)生物彈性體(ti)聚檸檬酸-1,8-辛二醇酯（POC）構成(cheng)；裝置外部設(she)有經皮(pi)的導線，可將液態冷卻劑全氟正戊烷（PFP）和干燥(zao)的氮氣輸入到(dao)酷似餐叉結(jie)構的蒸(zheng)發腔(qiang)室中(zhong)，用以(yi)實(shi)現局部降(jiang)溫；在(zai)蒸(zheng)發腔(qiang)室之上是(shi)由POC隔(ge)開的電(dian)子元件部分，主要用于溫度(du)的傳感與實(shi)時調控（圖2）。

　　圖2蒸(zheng)發式微(wei)流(liu)控冷卻與溫度傳感系(xi)統

　　在完成微(wei)(wei)流(liu)控(kong)裝置的(de)(de)設計(ji)與組裝后(hou)，研(yan)究者(zhe)在體外利用包含熱(re)電偶的(de)(de)水凝膠組織仿生物進行了(le)冷卻效(xiao)果(guo)優(you)化和(he)測試。通過對進入(ru)微(wei)(wei)流(liu)控(kong)裝置的(de)(de)PFP流(liu)量(liang)及(ji)氮氣壓(ya)強(qiang)的(de)(de)系(xi)統(tong)性優(you)化可以發現，當PFP摩爾(er)分量(liang)為0.13，氮氣壓(ya)強(qiang)為90kPa時，仿真神(shen)經組織的(de)(de)溫度可從37℃降(jiang)至最低的(de)(de)-1.4℃。類似(si)地，研(yan)究者(zhe)還(huan)探究了(le)仿生神(shen)經組織的(de)(de)降(jiang)溫速率、復溫效(xiao)果(guo)和(he)恒溫效(xiao)果(guo)等(deng)一系(xi)列參數與PFP及(ji)氮氣輸入(ru)量(liang)的(de)(de)關系(xi)。可以發現，在恒定的(de)(de)氮氣壓(ya)強(qiang)條(tiao)件下，通過簡單調整PFP流(liu)量(liang)即(ji)可根據實際應用對象得到最佳的(de)(de)實驗(yan)效(xiao)果(guo)。

　　圖3微流控裝(zhuang)置神經冷卻功效的(de)體外(wai)研究

　　接著(zhu)，研(yan)究(jiu)者(zhe)探(tan)究(jiu)了對實際(ji)應用(yong)影響更大的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部降(jiang)(jiang)溫效果：即(ji)在不需要隔熱(re)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，將特定(ding)位置(zhi)冷卻(que)至預期的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)，這也代表了文中蒸發式微(wei)(wei)流控冷卻(que)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)一個關鍵能力。研(yan)究(jiu)者(zhe)在可熱(re)變色的(de)(de)(de)(de)組織仿生(sheng)物上(shang)放置(zhi)了三類（豎直卷曲、平行(xing)卷曲和平鋪）處于(yu)不同結構(gou)下的(de)(de)(de)(de)柔性(xing)微(wei)(wei)流控裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，用(yong)以(yi)研(yan)究(jiu)該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)在徑向、軸向和表面(mian)的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部降(jiang)(jiang)溫和溫度(du)(du)擴散情況(kuang)。結果不難發現，即(ji)使不使用(yong)任(ren)何隔熱(re)層(ceng)，這種蒸發式微(wei)(wei)流控裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)也能很好(hao)地實現其接觸(chu)區域的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部降(jiang)(jiang)溫，而幾乎不影響遠端的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)變化（圖4）。

　　圖4微流控裝置的局部(bu)降溫效果

　　最(zui)后(hou)(hou)(hou)，研究者在大(da)鼠(shu)急性(xing)(xing)損(sun)傷動(dong)物模型中驗證(zheng)了柔性(xing)(xing)微流(liu)控裝(zhuang)置的鎮痛效(xiao)(xiao)果(guo)。基于肌(ji)(ji)電(dian)圖（EMG）測量可以發現(xian)，在局部(bu)冷(leng)卻(que)發生(sheng)后(hou)(hou)(hou)，大(da)鼠(shu)的肌(ji)(ji)電(dian)信號大(da)小和(he)復合神經動(dong)作(zuo)(zuo)電(dian)位（CNAP）均有(you)明(ming)顯下降，而(er)其相應的信號延(yan)時則顯著(zhu)提(ti)升；而(er)復溫后(hou)(hou)(hou)這(zhe)些變(bian)化(hua)(hua)的信號基本可以復原(yuan)。這(zhe)證(zheng)實了該微流(liu)控裝(zhuang)置的有(you)效(xiao)(xiao)性(xing)(xing)和(he)安全性(xing)(xing)。隨后(hou)(hou)(hou)，研究者基于大(da)鼠(shu)坐骨神經分支選擇性(xing)(xing)損(sun)傷模型（SNI）進行了機械痛覺(jue)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)試驗。結果(guo)表(biao)明(ming)，當(dang)對(dui)(dui)大(da)鼠(shu)的損(sun)傷側(ce)進行冷(leng)卻(que)操作(zuo)(zuo)后(hou)(hou)(hou)，其機械力敏(min)感(gan)性(xing)(xing)閾值顯著(zhu)提(ti)高，證(zheng)實了鎮痛效(xiao)(xiao)果(guo)的存在。而(er)在損(sun)傷對(dui)(dui)側(ce)的機械力敏(min)感(gan)性(xing)(xing)閾值則無明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)，這(zhe)也說明(ming)了該裝(zhuang)置僅針(zhen)對(dui)(dui)局部(bu)降溫發揮(hui)作(zuo)(zuo)用的特點。

　　圖5動物模型中(zhong)冷卻(que)誘導的神(shen)經(jing)阻(zu)滯和鎮痛

　　總之，本文(wen)基(ji)于微加工(gong)技術設(she)(she)計并(bing)制備了(le)在空間上(shang)具(ju)有(you)精確冷卻(que)效果的柔性生物(wu)可吸收微流控(kong)裝置(zhi)，并(bing)將其成功用于可逆的局(ju)(ju)部周圍神經活(huo)動阻滯(zhi)。利(li)用該裝置(zhi)，研究者(zhe)在動物(wu)模型(xing)層面(mian)實現(xian)了(le)按(an)需鎮痛(tong)的損傷(shang)保護。本文(wen)中的研究概念(nian)、材料選擇和(he)設(she)(she)備設(she)(she)計為可植入式局(ju)(ju)部鎮痛(tong)系(xi)統開發奠(dian)定(ding)了(le)工(gong)程學基(ji)礎(chu)，同時也為相關(guan)臨床應(ying)用提供了(le)全新的解(jie)決方案(an)。

　　ATA-2031高壓放大器

　　帶寬(kuan)：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓：300Vp-p（±150Vp）

　　電(dian)流：120mAp

　　功率：18Wp

　　壓擺率(lv)：≥334V/μs

　　可程控

西安(an)安(an)泰電子是(shi)專業從事功(gong)率放大器、高壓放(fang)大器、功率信號(hao)源、前置微小信號放大器、高(gao)精度電壓源(yuan)、高(gao)精度電流源(yuan)等電子測(ce)量(liang)儀器研發、生(sheng)產(chan)和銷售的(de)高(gao)科技(ji)企業，為用戶提供具(ju)有(you)競爭力的(de)測(ce)試方(fang)案。Aigtek已經(jing)成為在業界擁有(you)廣泛產(chan)品線(xian)，且具(ju)有(you)相當規(gui)模的(de)儀器設備(bei)供應商，樣機(ji)都支持(chi)免費(fei)試用。如(ru)想了(le)解更(geng)多功率放大器等產(chan)品，請(qing)持(chi)續關注安泰電子官(guan)網(wang)hkdyw.cn或撥打029-88865020。