在单结与双结微通道中通过扩散泳对胶体微珠与脂质体进行连续操控与表征

我们揭示了一种尚未报道的物理机制，其可在直微米级通道内对分散于连续流中的带电聚苯乙烯纳米珠与脂质体进行预浓缩、分选与表征。起初，使用单个$\Psi$-结微流控芯片在垂直于流动的方向上产生稳态盐浓度梯度。结果，分散于电解质溶液中的荧光纳米珠在通道对称区域聚集，当从顶部通过落射荧光显微镜观察通道时，呈现为两条明显的对称条纹。依据电解质流动构型及由此决定的盐梯度场方向，随着距入口距离增加，荧光条纹彼此靠近或远离。我们的数值与实验分析表明，尽管扩散泳与水动力效应参与聚集过程，扩散渗透流在观测到的颗粒动力学中起关键作用。此外，我们开发了概念验证型双$\Psi$-结微流控器件，其利用这一新聚集机制在连续流条件下实现纳米珠的基于尺寸分离与尺寸检测，以及脂质体的zeta电势与带电脂质组成测量。该器件还用于研究脂质膜流体状或有凝胶状状态对脂质体扩散泳响应的影响。所提出的溶质驱动胶体操控策略在微流控生物分析检测应用（包括生物颗粒预浓缩、分选、传感与分析）方面具有巨大潜力。