研究目的
利用非对称陷阱开发三种实用的粒子操作技术：基于尺寸的分选、溶液交换以及微粒的聚焦/分离。
研究成果
该研究成功利用非对称陷阱实现了三种粒子操作：高效分离（分离度高达0.99）、缓冲液置换以及用于空间控制的聚焦/分裂。这些操作能在芯片实验室设备中以最少外部设备实现灵活的微粒操控，为自动化多阶段反应和集成平台提供了可能。未来工作可优化分裂均匀性并探索复用功能以实现更复杂的操作。
研究不足
研究指出，在溶液交换过程中会发生溶液混合，其成功与否取决于颗粒传输速度能否超过分散前沿的传播速度。在聚焦与分流操作中，由于颗粒传输顺序的影响可能出现颗粒分布不均的情况，需进行优化调整。阵列行数会影响分离性能，小型阵列存在的混合区域会降低效率。该方法仅适用于微米级颗粒，若要扩展应用于更大尺寸颗粒或不同流体环境，可能需重新设计而难以直接推广。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用非声学振荡流被动微流控方案中的非对称陷阱来控制微粒。设计基于粒子动力学相图，选取单向粒子传输作为基础操作模式。
2：样本选择与数据来源：
使用直径为10.1微米、20.4微米和30.2微米的荧光聚苯乙烯颗粒进行分离、聚焦和分流实验。溶液包括密度平衡缓冲液和荧光素溶液用于溶液交换。
3：1微米、4微米和2微米的荧光聚苯乙烯颗粒进行分离、聚焦和分流实验。溶液包括密度平衡缓冲液和荧光素溶液用于溶液交换。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：微流控器件由硅流体通道、PDMS控制通道和PDMS薄膜制成。设备包括光刻工具、DRIE系统、PDMS模塑、等离子键合、CCD相机、立体显微镜、电磁阀及LabVIEW控制系统。材料包括SPR 955TM-CM光刻胶、PDMS（Sylgard 184®）、三氯硅烷、OptiPrepTM密度梯度介质、Tween 20表面活性剂、荧光素钠盐及聚苯乙烯颗粒（SPHEROTM荧光颗粒）。
4：实验流程与操作步骤：
通过光刻、干法蚀刻和PDMS浇铸制备器件。通过电磁阀控制的气动按压致动膜产生振荡流。实验包括加载颗粒溶液、施加受控振幅和次数的流体振荡，并在操作前后成像。
5：数据分析方法：
使用Image J进行图像分析以统计每行颗粒数量、测量溶液交换的荧光强度并计算分离指标（分离度、产率、纯度）。通过带宽分析和相图预测验证粒子动力学。
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获取完整内容-
fluorescein sodium salt
Sigma-Aldrich Co.
Used in fluorescein solution for solution exchange experiments.
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PDMS
Sylgard 184®
Dow Corning
Used for control channels and membranes in microfluidic devices.
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density gradient medium
OptiPrepTM
Sigma-Aldrich Co.
Used in density-equilibrated buffer for particle suspension.
-
surfactant
Tween 20
Sigma-Aldrich Co.
Added to particle suspension buffer.
-
stereo microscope
SZX12
Olympus Corp.
Used for imaging with UV-light capabilities.
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mask aligner
MA/BA6 mask aligner
Karl Suss MicroTec
Used in photolithography for exposing photoresist.
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photoresist
SPR 955TM-CM
Microchem Corp.
Used in photolithography for shaping the Si fluidic channel.
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trichlorosilane
(tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane
UCT
Used for passivation of mold surfaces.
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polystyrene particles
FP-30052-5, FP-20056-5
Spherotech, Inc.
Used as micro-particles in segregation, focusing, and splitting experiments.
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CCD camera
Grasshopper®3
Point Grey Research, Inc.
Used for imaging fluorescence of particles and fluids.
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DRIE system
STS Pegasus 4
SPTS Technologies, Ltd.
Used for deep reactive ion etching of Si fluidic channels.
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solenoid valves
Used to control pressure and fluid oscillations in the microfluidic system.
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LabVIEW
Used to control valve operation and fluid oscillation parameters.
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