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深圳先进院微流控纳升移液机器人研究取得进展
发布时间:2019-11-12 丨 阅读次数:508

      近日,中国科学院深圳先进技术研究院微纳系统与仿生医学研究中心陈艳研究员团队和加州大学戴维斯分校潘挺睿教授、Cheemeng Tan教授团队合作研发出新型微流控纳升移液机器人,实现了纳升级液体的自动化高精度分配。相关研究结果以论文"Microfluidic Cap-to-Dispense (μCD): A universal microfluidic-robotic interface for automated pipette-free high-precision liquid handling"在线发表于Lab on a chip上(DOI: 10.1039/c9lc00622b),并被遴选为封底论文重点介绍。潘挺睿教授、陈艳研究员、Cheemeng Tan教授是该论文的共同通讯作者,王晶晶博士、邓卡博士与周楚青为论文共同第一作者。 

  微流体装置越来越多地应用于微量液体处理作业。然而,由于缺乏世界到芯片(world-to-chip,宏观到微观)的接口,难以与现有自动化设备联合使用并实现移液工作的高度自动化。因此,该团队创新性地提出了机器人-微流控接口的概念,设计了一种基于微流控结构的容器盖,称为cap-to-dispense(μCD),并能无缝对接自动化液体处理机器人,实现自动化纳升移液的目的。μCD液体处理平台提供了一个通用的方法连接机器人和标准的实验室常用液体容器。它利用机器人系统的高精度和高灵活性,实现了对目标的识别、抓取和定位输送;同时,采用微流控自适应打印,实现高精度的按需体积分配。 

  与大多数生物实验室中通常使用的移液系统相比,该系统在纳升到微升量级的移液效率和准确性上大大提高。它的优点在于:全自动机器人界面,可以实现多任务操作,包括识别、捕获、定位、释放;高精度纳升级可调移液体积控制,以及接近于零的死体积;模块化微流控芯片设计,易于复制和组合;低成本可抛式打印头,杜绝样本间交叉污染;普适性和灵活性,适用于广泛的生物操作。得益于以上优点,μCD有望成为通用的移液机器人平台。

    该研究工作得到了国家自然科学基金(31600689, 31570861)等科技项目资助,并得到中国科学院超导电子学卓越创新中心宓现强研究员、中国科学院深圳先进技术研究院生物医药和技术研究院罗茜研究员、加州大学戴维斯分校Bruce D. Hammock教授的指导与帮助。    


                                                  

                                                              图1. Lab on a Chip封底图:微流控纳升移液机器人

                                                                    

                                                                                图2. μCD系统及其打印原理示意图

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