在一根比頭發(fā)絲粗不了多少的細小管線中，在不同的光照強度下，管線中的液體或蜿蜒而行，或克服重力爬坡，仿佛一道光變身“魔杖”，馭“水”有術。

　9月8日，復旦大學宣布，該校材料科學系與聚合物分子工程國家重點實驗室在光控微流體研究上取得重大突破，首次完成了可達到實用效果的光控微流體技術，未來它或許能夠讓“芯片實驗室”成為醫(yī)療檢測儀器家庭化的福音。北京時間9月8日凌晨，國際權威期刊《自然》雜志在其主刊上正式發(fā)表了這項研究成果。

   復旦大學俞燕蕾教授團隊

　原理：光照讓微量液體在微管中運動

　從2003年起，復旦大學俞燕蕾教授團隊通過材料學科和控制學科等多領域交叉合作，最終利用仿生學原理，模擬人類血管的彈性和韌性優(yōu)點，找到了一種適合的高分子液晶新材料，并將合成為光控微流體技術中的微管執(zhí)行器。

　9月8日，在實驗室看到微管執(zhí)行器直徑僅為0.5mm，比頭發(fā)粗不了多少，而這正是這項最新成果的核心技術所在。

　通過光線的照射，微量液體可在微管執(zhí)行器中實現(xiàn)運動傳送或化學反應。復旦團隊研發(fā)的光控微流體技術通過改變光照條件就能夠精確控制液體運動的方向和速率，實現(xiàn)以往無法完成的長程運動（連續(xù)驅動微量液體運動超過50毫米），甚至可以使微量液體攪拌、融合、克服重力爬坡，及產(chǎn)生S形和螺旋形運動軌跡。

　光照究竟是如何讓微量液體在微管中發(fā)生移動或變化呢？奧秘就在于這種新型微管具有的柔性和彈性，可以在光照的作用下發(fā)生新的形狀變化。

　團隊成員呂久安解釋：“從外部來看，最明顯的就是光照之后，這個微管執(zhí)行器可以由圓柱體變成錐形管，實際上是因為產(chǎn)生形變之后，內部的液體有一個拉普拉斯壓差，在這個壓差的作用下，液體就會自發(fā)涌動了。”

　據(jù)介紹，這種新型微管中的液體運動速度可以高達每秒鐘6毫米，是過去光控微流體技術的幾十倍，且光致形變可逆循環(huán)100次，微管執(zhí)行器無明顯疲勞。

　“這種微管還可以通過光照讓不同液體進行融合或者發(fā)生化學反應，從而實現(xiàn)了微操作的技術要求。根據(jù)實驗，新型光控微流體技術可以適用于各種類型的液體，比如水溶液、血清蛋白溶液、細胞培養(yǎng)液、乙醇、植物油、汽油等，理論上可以滿足各種技術和產(chǎn)業(yè)的要求。”俞燕蕾說。

　意義：“芯片實驗室”有望走入尋常百姓家

　用光“駕馭”水，一直是科學家努力的目標。因為當今許多高新技術，例如集成電子、精密儀器，醫(yī)療設備，生物制藥等領域，都離不開微量液體的傳輸，而這卻需要大型的設備才能實現(xiàn)。

　在一塊幾平方厘米大小的芯片上集成生物和化學領域所涉及的基本操作單元，通過微流控技術完成不同的生物或化學反應過程，并對其產(chǎn)物進行分析，是近年來日趨熱門的“芯片實驗室”概述。而要實現(xiàn)這一設想，微流控系統(tǒng)的簡化勢在必行。

　“現(xiàn)在很多微流控技術，本身芯片很小，但是由于微管材質是非響應性的，因此需要外部再連接大型的泵，才能驅動液體流動，所以整個微流控系統(tǒng)很難做到很簡化，或者便攜、集成化。”俞燕蕾說。

　俞燕蕾表示，此次團隊取得重大突破的光控微流體技術有望簡化微流控系統(tǒng)，將來還將進一步做到集成化、小型化，在微反應器、芯片實驗室、微光機械系統(tǒng)等領域都將“大展拳腳”，“今后還有可能將這樣的芯片實驗室做到價廉物美，走入尋常百姓家。”

　“今后一旦應用到醫(yī)療領域，比如在醫(yī)院驗血時，孕婦可能不用被抽好幾管血了，只需在集成了光控微管的驗血設備中滴上幾滴就行。甚至，有可能讓這樣的設備進入普通家庭，市民在家就能驗血檢測。”團隊成員展望未來。

　目前，該研究成果已申報中國發(fā)明專利和國際PCT專利。