微通道内颗粒迁移机制及其在高通量颗粒操控上的应用——胡国庆.pdf

微尺度多相流动 及界面效应高级讲习班 微通道内颗粒迁移机制微通道内颗粒迁移机制 及其在高通量颗粒操控上的应用 报告人：胡国庆 中国科学院力学研究所 非线性力学国家重点实验室 合肥，中国科技大学 2016-07-25 报告提纲 1.微流控器件中颗粒操控的方法简介 2.微尺度惯性迁移机制 3.黏弹性效应 4.微流控在颗粒/细胞操控上的应用 微纳颗粒的操控具有广泛应用 颗粒：沙石、尘埃等 颗粒（广义）：细胞 细菌 病毒 DNA 蛋白质 例子1：大气细颗粒物（PM） 人的肺泡表面积70-140 平方米 Nemmar, BioMed Research International 2013, 279371 雾霾(颗粒物) 疾病风险（呼吸道感染和肺炎等） 4 应用例子2：循环肿瘤细胞（CTC） 循环肿瘤细胞循环肿瘤细胞：：从原始位置到下从原始位置到下一个位置个位置 Circulating Tumor Cell （CTC） 挑战:循环肿瘤细胞的高通量分离 • 数量稀少，需要高通量分离方法 1 毫升血液：0.1-100 循环肿瘤细胞 9 44--66 ××1010 红细胞红细胞 6 7 ×10 白细胞 循环肿瘤细胞 • 癌症早期诊断 的分离富集的分离富集 • 研究癌症转移、扩散机制， 癌症治疗 商业化专用检测仪仅有美国Veridex公司生产的CellSearch系统，在一 半病人的血样（7.5毫升）检测不出CTC！ 分离方法：外加力场 Lewpiriyawong et al., Anal. Xia et al., Biomed. Microdevices, 2006 Li et al. Proc. Natl. Acad. Sci. Chem., 2006 U. S. A., 2015 介电泳介电泳 磁泳磁泳 声泳声泳  焦耳电热效应  需要生物标记  长程力场  电化学电化学反应应  空间分辨率低空间分辨率低 通量低：高流速下受力时间短 分离方法：流体动力学原理 Davis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. Takagi et al., Lab Chip , 2006 U. S. A., 2006 确定性侧向位移