木质微流控芯片开辟微流体应用新纪元

木质微流控芯片

微流体芯片制作常用的材料包括玻璃和石英、塑料、纸、聚合物等，现在又出现一种新材料：木材。根据Govind Rao和他在美国马里兰大学的同事介绍，基于看到合作者戴了一个木质的手表的启发，他们开发的新型木质微流体芯片与其他材料制成相比具有多种优势，比由玻璃和塑料制成的芯片更便宜、更环保，比纸芯片更能适应复杂的流体操纵方式。

疏水涂层

木质微流控芯片加工对象为3mm厚的胶合板，Rao和他的同事使用激光雕刻机（比如YoungChip–V12），进行微通道的设计和加工，这一过程需要控制功率设置和蚀刻速度，以确保既能够雕刻足够深的通道而又不会损坏木材。利用合理的设置和速度， 基于激光雕刻机可靠地蚀刻宽度在0.1mm和1.2mm之间，深度在0.25mm和3mm之间。

由于木材是天然吸收性的，在木质微流控芯片使用之前还需要做的另一件事是涂上疏水涂层，以阻止通道中的流体浸入木材中。通过对各种不同的涂层材料实验发现，PMMA、醋酸纤维素和特氟隆均可以满足要求，但是特氟龙是Z有效的。

在测试实验中，Rao制造了具有Y形和T形通道设计的木质微流体芯片，并将红色和蓝色染料注入芯片上的微通道中。染料的表现与具有相同设计的传统塑料芯片中的表现一样的。

接下来，Rao和他的同事通过称为表面等离子体耦合增强（SPCE）的过程测试了木质微流体芯片进行蛋白质分析的潜力。这涉及将荧光标记的蛋白质通过通道流向银膜，其中荧光通过表面等离子体增强，允许检测蛋白质。Rao和他的同事利用两种不同的荧光标记蛋白质进行了尝试，发现两种蛋白质都可以在低至1.5ng /μL的浓度下从发射的荧光中轻易检测到。

木质微流体电泳芯片

Rao制造了一个木质微流体电泳芯片，用于检测环境样品中微生物的存在，在方形室的弯曲通道中。研究人员能够检测出浓度低至每毫升1000个菌落形成单位（cfu）的微生物，现在正计划将其应用于现实生活中的食物和血液样本。

对于每次测试，Rao和他的同事将木质微流控芯片与PMMA制成的相同芯片进行了比较，发现每种情况下木制和PMMA芯片都能很好地工作。木片的生产成本要低得多，成本仅为几美分，相比之下，PMMA芯片需一到两美元。进一步的，由于木质微流体芯片是由生物降解的天然材料制成，因此木片也比PMMA芯片更环保。为了使其更加环保，Rao和他的同事们正计划用天然疏水性材料（如蜜蜡或天然油）制成的涂层替换Teflon涂层。

同时，Rao还在尝试从其他类型的木材生产芯片，如椴木，轻木和竹子，并探索其木屑的各种其他应用，应该让全世界各地的实验人员能够快速采用这种技术并尝试各种设备。