Under de senaste åren har mikrofluidik dykt upp som en revolutionerande teknologi för biologisk analys och medicinsk diagnostik, som möjliggör exakt kontroll och manipulering av vätskor i mikroskala. Samtidigt har funktionaliserade magnetiska pärlor blivit ett oumbärligt verktyg för selektiv infångning och anrikning av målanalyter.
Integreringen av mikrofluidik och magnetiska pärlor kan skörda synergistiska fördelar för att förbättra analysprestanda. Men för att förverkliga denna potential krävs innovativa tekniker för att aktivt kontrollera magnetiska pärlor i mikrofluidiska enheter.
Inför utvecklingen av nuvarande magnetisk styrteknik har professorerna Jianlong Zhao och Shilun Fengs team från Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, gjort en detaljerad kategorisering och introduktion om mekanismerna för magnetisk pärlmanipulation i mikrofluidchip. Uppsatsen "Magnetic Beads Manipulation in Microfluidic Chips for Biological Application" publicerades i tidskriften Cyborg and Bionic Systems den 14 april 2023.
"Den magnetiska manipulationen i kombination med mikrofluidik har fått stor uppmärksamhet på grund av att det finns flera mötespunkter mellan två teknologier som stort yta-till-volymförhållande och kontrollerbarhet", sa författarna. "I detta översiktsdokument avser vi att presentera en grundlig och djupgående översikt av nyligen magnetiska pärlor manipulation i mikrofluidchip och dess biologiska tillämpning."
Studieförfattarna har kategoriserat tekniker för magnetisk pärlmanipulation i mikrofluidik i fem huvudtyper:magnetofores, magnetiska pärlkedjor, magnetisk fluidiserad bädd, magnetiska droppar och magnetiska pärlor i mikrobrunn.
Dessa metoder har olika tillämpningsfördelar beroende på rörelsetillstånden och detekteringsändamålen för magnetiska pärlor. Till exempel använder magnetofores olikformiga magnetfält för orienterad rörelse, magnetiska pärlkedjor bildar kedjeliknande strukturer för fixering eller manipulering, magnetiska fluidiserade bäddar uppnår fluidisering av magnetiska pärlor för att förbättra målfångst, magnetiska droppar utför biokemiska operationer på droppar som innehåller magnetiska pärlor och mikrobrunnsuppsättningar immobiliserar enstaka magnetiska pärlor för detektion av en enda molekyl.
"Den huvudsakliga rollen för magnetiska pärlor i dessa verk var faktiskt en bärare av biologiska igenkänningsmolekyler för att fånga specifika biomarkörer. Egentligen kan magnetiska pärlor också användas som en utsignal själv", sa författarna. Och några exempel och fördelarna med att använda den magnetiska pärlan direkt som utsignalen gavs i denna recension.
"Även om det magnetiska manipulationssystemet har utvecklats kraftigt, har det fortfarande många återstående utmaningar när det står inför industriella och kliniska applikationer", säger Feng och påpekade att den nuvarande provbearbetningsgenomströmningen av magneto-mikrofluidiska chips fortfarande är låg, vilket inte kan möta behoven. av storskaliga kliniska tester.
En helt automatiserad återkopplingsplattform för magnetisk manipulation med återkoppling är fortfarande brådskande eftersom de nuvarande systemen huvudsakligen förlitar sig på styralgoritmer med öppen slinga och endast kunde utföra den magnetiska kontrollen med en given uppsättning förutbestämda parametrar.
Författarna säger att storlekslikformigheten hos de magnetiska pärlorna som används i det mikrofluidiska systemet också är en kritisk fråga och att utveckla innovativa partikelseparationstekniker för att uppnå exakt sortering av magnetiska pärlor med en given storlek är viktigt.
Författare till tidningen inkluderar Gaozhe Cai, Zixin Yang, Yu-Cheng Chen, Yaru Huang, Lijuan Liang, Shilun Feng, Jianlong Zhao.
Mer information: Gaozhe Cai et al, Magnetic Bead Manipulation in Microfluidic Chips for Biological Application, Cyborg and Bionic Systems (2023). DOI:10.34133/cbsystems.0023
Journalinformation: Cyborg och Bionic Systems
Tillhandahålls av Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd
