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    化学所等利用液滴自切割实现复杂样品分析

    发布日期:2020-11-18 11:44 化学论文

      作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

      中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

      中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

      上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

      复杂样品的阵列化分析与鉴定在高通量筛选、疾病早期诊断等方面具有重要意义。该方法一方面需要将样品溶液分割成阵列化的微液滴,并对样品微液滴分别进行检测;另一方面需要避免样品在分割过程中的交叉污染,且保证检测过程中样品微液滴之间互不干扰。如何快速、简便的制备样品微液滴阵列,并在此基础上实现对样品中多种组分的分析和鉴定,是当前研究热点之一。

      中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室宋延林课题组近年来致力于纳米绿色印刷技术的研究和应用,在喷墨打印墨滴控制和功能界面操控液体行为领域取得一系列进展。近日,宋延林课题组与清华大学合作,通过图案化浸润性诱导液滴在固体表面的碰撞行为,使液滴快速自切割形成数量及形貌均精确可控的微液滴阵列,并实现了复杂样品的分析。

      液滴碰撞到图案化浸润性基底表面后,在惯性力的作用下首先铺展形成圆形的液膜。随后,液膜在亲水区域发生粘附,在疏水区域回缩,最终自发切割形成数目及形貌均精确可控的微液滴阵列,并在特定位置发生沉积。一方面,液滴自切割过程中,不同微液滴之间不存在物质交换;另一方面,疏水区域能够将微液滴限域成相互独立的反应微区。在此基础上,通过在图案化浸润性基底表面预沉积不同的检测试剂,对单个液滴自切割形成的微液滴阵列分别进行检测,实现了液滴中复杂成分的分析和鉴定,为新型生物检测芯片的设计和高效检测方法的研发提供了新思路。

      研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59,10535-10539)上,被选为“Hot Paper”,以背封面的形式进行了亮点报道。化学所研究员宋延林、李明珠与清华大学教授李群仰为论文的通讯作者,化学所博士后李会增为论文的第一作者。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科技部和中科院的支持。

      复杂样品的阵列化分析与鉴定在高通量筛选、疾病早期诊断等方面具有重要意义。该方法一方面需要将样品溶液分割成阵列化的微液滴,并对样品微液滴分别进行检测;另一方面需要避免样品在分割过程中的交叉污染,且保证检测过程中样品微液滴之间互不干扰。如何快速、简便的制备样品微液滴阵列,并在此基础上实现对样品中多种组分的分析和鉴定,是当前研究热点之一。

      中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室宋延林课题组近年来致力于纳米绿色印刷技术的研究和应用,在喷墨打印墨滴控制和功能界面操控液体行为领域取得一系列进展。近日,宋延林课题组与清华大学合作,通过图案化浸润性诱导液滴在固体表面的碰撞行为,使液滴快速自切割形成数量及形貌均精确可控的微液滴阵列,并实现了复杂样品的分析。

      液滴碰撞到图案化浸润性基底表面后,在惯性力的作用下首先铺展形成圆形的液膜。随后,液膜在亲水区域发生粘附,在疏水区域回缩,最终自发切割形成数目及形貌均精确可控的微液滴阵列,并在特定位置发生沉积。一方面,液滴自切割过程中,不同微液滴之间不存在物质交换;另一方面,疏水区域能够将微液滴限域成相互独立的反应微区。在此基础上,通过在图案化浸润性基底表面预沉积不同的检测试剂,对单个液滴自切割形成的微液滴阵列分别进行检测,实现了液滴中复杂成分的分析和鉴定,为新型生物检测芯片的设计和高效检测方法的研发提供了新思路。

      研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59,10535-10539)上,被选为“Hot Paper”,以背封面的形式进行了亮点报道。化学所研究员宋延林、李明珠与清华大学教授李群仰为论文的通讯作者,化学所博士后李会增为论文的第一作者。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科技部和中科院的支持。


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