研究人員在《ACS Nano》期刊發(fā)布的“利用聲流體增強納米粒子濃度”（Enriching Nanoparticles via Acoustofluidis）一文中，介紹一種富含聲流體納米粒子的元件，能透過使用低功耗聲波，在玻璃毛細(xì)管中產(chǎn)生單漩渦聲流。由多國研究人員組成的國際研究團隊利用方形玻璃微流控芯片在聲紋振動下的特殊機械特性，將納米粒子濃縮于液體中，針對各種應(yīng)用進行分析。

如上圖所示，該聲流體元件相當(dāng)于一個硬幣大小；低至5V工作的低功耗設(shè)置包括在頂部制造的壓電基板(LiNbO3)與叉指換能器(IDT)，以及方形玻璃毛細(xì)管採用UV環(huán)氧薄層接合在基板上。施加射頻(RF)信號至換能器(在MHz范圍內(nèi))，可產(chǎn)生表面聲波(SAW)，并以垂直于玻璃毛細(xì)管的方式行進，啟動扭轉(zhuǎn)振動模式，并產(chǎn)生具有單漩渦的聲流。

以3D圖顯示基于聲流體的納米粒子元件，而側(cè)視圖(下)則顯示SAW如何在表面?zhèn)鞑ィ⒃诓Ａ?xì)管中引起扭轉(zhuǎn)振動

這個看似簡單的配置已經(jīng)預(yù)先證實，并可作為機械模擬工具。根據(jù)研究結(jié)果，研究人員能夠最佳化并開發(fā)工作原型，結(jié)合單漩渦聲流與聲輻射力，以便在較小容量的毛細(xì)管中填充次微米與納米級粒子。

研究人員并以實驗驗證其最新發(fā)現(xiàn)，在毛細(xì)管的中心軸向聚集二氧化硅和聚苯乙烯粒子至80nm至500nm范圍。聲流體芯片還可用于免疫測定責(zé)，以螢光獲取標(biāo)記生物標(biāo)識物的納米粒子被濃縮，以增強發(fā)射信號。

在某些情況下，毛細(xì)管內(nèi)的軸向濃度允許以非常低的濃度(低至0.9nM)檢測生物標(biāo)識物，從而增強了30倍信號強度，相形之下，直接進行螢光測量則無法顯示同樣微弱存在的生物標(biāo)識物。

這種低功耗且低成本的聲流體芯片還整合了微型光譜儀，適于許多即時診斷(POCT)應(yīng)用，目前也已有一家新創(chuàng)公司準(zhǔn)備商用化這種聲流體芯片。

美國杜克大學(xué)(Duke University)普拉特工程學(xué)院(Pratt School of Engineering)教授Tony Jun Huang表示，“我們初步的發(fā)展藍圖是在2020年實現(xiàn)商用化。”

文章來源：微迷