細(xì)胞、細(xì)菌、外泌體、病毒和生物大分子等與生命相關(guān)的微小物體，以及人工合成的微納粒子可廣義地統(tǒng)稱為顆粒，其大小從幾十微米至幾十納米。微納顆粒的分離與富集在生物學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、材料合成等領(lǐng)域起著關(guān)鍵作用。相比宏觀尺度手段，微流控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微納尺度層面上的精確操控，大幅降低樣品和昂貴試劑的消耗，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員胡國(guó)慶等在外泌體（exsomes）的微流控分離研究方面取得重要進(jìn)展。外泌體是細(xì)胞經(jīng)過(guò)“內(nèi)吞-融合-外排”等一系列調(diào)控過(guò)程而形成的細(xì)胞外納米級(jí)小囊泡，可攜帶蛋白質(zhì)，運(yùn)送RNA，在細(xì)胞間物質(zhì)和信息轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。然而，由于外泌體的微小尺度（30~200納米），將其從含有不同尺度胞外囊泡的復(fù)雜介質(zhì)中分離出來(lái)面臨著巨大挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于流體黏彈性效應(yīng)的微流控芯片，通過(guò)向介質(zhì)中添加少量生物兼容的高分子材料從而改變作用于囊泡的流體力，實(shí)現(xiàn)了從細(xì)胞培養(yǎng)液或者血清中直接分離外泌體。整個(gè)分離過(guò)程無(wú)需施加外場(chǎng)作用和事先進(jìn)行標(biāo)記，分離效率相比于現(xiàn)有方法獲得了顯著提高。該研究成果發(fā)表于ACS Nano（Liu et al., 2017, 11, 6968-6976）。

　　近年來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)家納米科學(xué)中心研究員蔣興宇、孫佳姝、聶廣軍等開(kāi)展交叉合作，在微納顆粒的微尺度流體力操控研究上取得了一系列進(jìn)展。深入研究了微尺度慣性效應(yīng)和黏彈性效應(yīng)的流動(dòng)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)腫瘤細(xì)胞與微納生物顆粒的高通量分離與富集、納米粒子的高質(zhì)量合成等應(yīng)用，研究成果相繼發(fā)表在Lab on a Chip (2012, 2014, 2015, 2016，2017)、Analytical Chemistry (2015, 2016a, 2016b)、Biomicrofluidics (2013, 2015)、Physics of Fluids (2014)等期刊，其中有3篇入選ESI高引用論文，獲得了同行的廣泛關(guān)注，并撰寫了相關(guān)綜述(Micromachines 2017，Journal of Colloid and Interface Science 2017)。

上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中科院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、科技部973計(jì)劃的資助。

微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖及不同尺度納米顆粒分離的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與數(shù)值模擬對(duì)比

外泌體分離前后的表征

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