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2022
03-21利用微尺度3D打印和礦物涂層技術(shù)助力功能性微流控研究
多孔材料(如巖石)及其與流體的相互作用廣泛存在于油氣資源開(kāi)采、地?zé)崮芴崛 ⒍趸挤獯?、甚至行星探測(cè)中的地外資源利用（水提取）等應(yīng)用中，然而，大多數(shù)巖石內(nèi)部孔喉形態(tài)不規(guī)則，表面物理化學(xué)特性如表面潤(rùn)濕性也比較復(fù)雜。因此，探索巖石內(nèi)部液體的流動(dòng)過(guò)程，尤其是微尺度下的流固交互作用，仍然具有挑戰(zhàn)性。近年來(lái)，高精度3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展使得復(fù)現(xiàn)這種復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)變得可能。借助流動(dòng)可視化手段，3D打印的微流控模型可以用于直接觀察流體流動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。但是，目前打印材料僅限于光固化聚合物及其衍生物，其理化特性包2022
03-18基于3D打印的濃度梯度微流控芯片用于微生物的快速藥敏檢測(cè)
內(nèi)容簡(jiǎn)介本研究論文聚焦微生物的快速藥敏檢測(cè)研究?？股啬退幨悄壳叭蚬残l(wèi)生安全面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。病原菌的耐藥性加速進(jìn)化增加了臨床治療多重耐藥感染的用藥難度與病人死亡率。及時(shí)得到微生物的抗生素藥物敏感性結(jié)果對(duì)于臨床多重耐藥感染的精準(zhǔn)診斷與用藥治療具有重要意義。這項(xiàng)研究中設(shè)計(jì)了基于流阻的微液滴芯片，結(jié)合應(yīng)用刃天青生物指示劑可在5h內(nèi)指示微生物在不同濃度抗生素下的生長(zhǎng)。該芯片有若干獨(dú)立的截留腔室，可自動(dòng)產(chǎn)生抗生素濃度梯度并形成獨(dú)立的微液滴用于檢測(cè)細(xì)菌藥敏性。該芯片簡(jiǎn)化了控制操作和設(shè)備集成，相較于傳2022
03-172022
03-16馮林課題組：聲流體芯片上非接觸、無(wú)損傷細(xì)胞搬運(yùn)及三維旋轉(zhuǎn)操作
北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院馮林教授課題組學(xué)生宋斌，近日在國(guó)際期刊《Biomicrofluidics》發(fā)表了一篇文章“On-chiprotationalmanipulationofmicrobeadsａndoocytesusingacousticmicrostreaminggeneratedbyoscillatingasymmetricalmicrostructures”。研究人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用了深圳摩方材料科技有限公司微尺度3D打印設(shè)備S140，該設(shè)備具有10um精度的分辨率，94*2022
03-163D打印微針生物傳感器用于糖尿病的持續(xù)監(jiān)測(cè)
糖尿病是一種流行慢性代謝性疾病，具有多種臨床表現(xiàn)和并發(fā)癥，是死亡的主要原因之一。連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)可加強(qiáng)糖尿病管理，通過(guò)及時(shí)了解血糖水平波動(dòng)情況來(lái)調(diào)整治療方案，可減少住院次數(shù)并節(jié)約醫(yī)療費(fèi)用，減少無(wú)效藥物的使用從而挽救生命。微針系統(tǒng)在糖尿病的持續(xù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面有著巨大的前景，其可在不觸及痛點(diǎn)的情況下到達(dá)真皮，并且可以降低感染的可能性，有著更高的安全性。已有不少研究者開(kāi)發(fā)出了用于糖尿病監(jiān)測(cè)的微針生物傳感器。然而，這些傳感器的血糖檢測(cè)范圍仍然有限，這使得對(duì)血糖水平高的患者的監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確，且對(duì)實(shí)時(shí)的葡萄糖濃度的2022
03-152022
03-14香港城市大學(xué)在液態(tài)金屬力學(xué)超材料領(lǐng)域取得進(jìn)展
圖1液態(tài)金屬基微點(diǎn)陣力學(xué)超材料(https://doi.org/10.1002/smll.202070252)1991年上映的科幻電影《終.結(jié).者2》描繪了一個(gè)能夠隨意變形，可自我修復(fù)的液態(tài)金屬機(jī)器人T-1000，展現(xiàn)了液態(tài)金屬應(yīng)用的無(wú)限可能。電影中液態(tài)金屬機(jī)器人是邪.惡的化身，在實(shí)際應(yīng)用中，液態(tài)金屬卻大有裨益，特別是在小尺度一些精密的應(yīng)用上，如神經(jīng)纖維修復(fù)和微型機(jī)器人。然而直接暴露的液態(tài)金屬不易操作，且容易腐蝕其他金屬，應(yīng)用不當(dāng)會(huì)帶來(lái)不良后果，有鑒于此，香港城市大學(xué)“納米制造實(shí)驗(yàn)室”的科研團(tuán)隊(duì)2022
03-113D打印仿生功能器件實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)格結(jié)構(gòu)水下自清潔
金魚(yú)藻具有*的莖和葉的氣孔，其莖葉呈帶狀，寬度小于0.5mm，有利于在日照和空氣有限的情況下有效進(jìn)行光合作用（圖1a-c）。此外，金魚(yú)藻莖葉上的氣孔不僅能與周?chē)h(huán)境交換氣體進(jìn)行呼吸，還能阻止外界水流的流入，這對(duì)金魚(yú)藻在水下的生存至關(guān)重要。圖1.一種仿生功能開(kāi)放細(xì)胞。(a)金魚(yú)藻。(b)金魚(yú)藻表面覆蓋著*的氣孔。(c)金魚(yú)藻表面單氣孔示意圖。(d)利用PμSL3D打印技術(shù)制備仿生開(kāi)孔細(xì)胞。受此啟發(fā)，湖南大學(xué)王兆龍副教授、段輝高教授與中科院理化所董智超研究員，東南大學(xué)陳永平教授及上海交通大學(xué)鄭平院士2022
03-11軟體機(jī)器人平臺(tái)用于復(fù)雜生物運(yùn)動(dòng)的解耦和重編程
由于自然界中生命的演變，生物往往表現(xiàn)出對(duì)復(fù)雜環(huán)境的高度適應(yīng)性，例如超快運(yùn)動(dòng)、偽.裝和群體合作。生物運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)仿生機(jī)器人以及醫(yī)療設(shè)備構(gòu)建等工程領(lǐng)域具有重要啟示作用?；诖?，人們致力于開(kāi)發(fā)新的仿真工具、物理模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)模擬和研究這些自然運(yùn)動(dòng)模式。然而，許多不同尺度的生物表現(xiàn)出非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)步態(tài)，例如多種基本運(yùn)動(dòng)的耦合。這些步態(tài)難以用現(xiàn)有的軟體機(jī)器人平臺(tái)模擬，而且這些平臺(tái)通常缺乏解耦復(fù)雜生物行為的策略，使得理解生物運(yùn)動(dòng)的機(jī)制具有挑戰(zhàn)性。近日，香港中文大學(xué)張立教授課題組聯(lián)合北京計(jì)算科學(xué)研究中心丁陽(yáng)2022
03-092022
03-07混合驅(qū)動(dòng)軟連續(xù)體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)角和高精度操作
對(duì)于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景（心血管手術(shù)、支氣管手術(shù)等），小型軟連續(xù)體機(jī)器人都展現(xiàn)了其巨大的應(yīng)用潛力（圖1a）。然而，現(xiàn)有的連續(xù)體機(jī)器人卻在驅(qū)動(dòng)選擇方面經(jīng)歷相應(yīng)的瓶頸期，其難以同時(shí)擁有小尺寸、柔順驅(qū)動(dòng)、大轉(zhuǎn)角以及高精度操作等特性，因而在一定程度上限制了其在體內(nèi)某些狹長(zhǎng)受限環(huán)境下的廣泛應(yīng)用。而傳統(tǒng)的加工制造方法不能很好的實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式綜合性能的改善。近日，香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系申亞京教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款毫米級(jí)的軟連續(xù)體機(jī)器人（圖1），其在線(xiàn)控和磁場(chǎng)的混合驅(qū)動(dòng)模式下同時(shí)擁有大轉(zhuǎn)角和高精度2022
03-03通過(guò)分級(jí)互鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得高靈敏和寬線(xiàn)性傳感的柔性壓力傳感器
靈敏度高、線(xiàn)性傳感范圍寬的柔性壓力傳感器在機(jī)器人觸覺(jué)、健康監(jiān)測(cè)、可穿戴設(shè)備領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。構(gòu)筑微結(jié)構(gòu)可以提高傳感器的靈敏度，但由于軟材料在壓力作用下的結(jié)構(gòu)硬化問(wèn)題使傳感器的響應(yīng)逐漸飽和，導(dǎo)致器件呈現(xiàn)較窄的傳感范圍和顯著的非線(xiàn)性響應(yīng)。針對(duì)這一問(wèn)題，來(lái)自南方科技大學(xué)的郭傳飛教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了由微穹頂陣列與帶有次級(jí)微柱的微穹頂（分級(jí)微穹頂）陣列而形成的一種分級(jí)互鎖結(jié)構(gòu)，有效提升界面結(jié)構(gòu)的可壓縮性，顯著降低結(jié)構(gòu)硬化，實(shí)現(xiàn)柔性壓力傳感器的高靈敏度（49.1kPa-1）、線(xiàn)性響應(yīng)（相關(guān)系數(shù)R20.995）和寬2022
03-022022
02-24Science：仿南洋杉3D毛細(xì)鋸齒結(jié)構(gòu)表面流體自主擇向
流體可控輸運(yùn)廣泛存在于各種自然系統(tǒng)和實(shí)際工程中，在微流控、冷凝換熱、抗結(jié)冰和界面減阻等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。自從表/界面科學(xué)潤(rùn)濕性基礎(chǔ)理論建立以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為，液體傾向于自發(fā)向系統(tǒng)能量降低的方向運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向主要取決于表面結(jié)構(gòu)特征和化學(xué)組成，與液體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。然而，液體能否決定其命運(yùn)，在不改變表面結(jié)構(gòu)和無(wú)能量輸入的前提下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向的自主選擇是長(zhǎng)期以來(lái)困擾學(xué)者們的科學(xué)難題。近日，香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)教授及其合作者借鑒南洋杉葉片多重懸臂結(jié)構(gòu)特征，制備了仿南洋杉3D毛細(xì)鋸齒結(jié)構(gòu)表面，通過(guò)建2022
02-17具有自適應(yīng)移動(dòng)性的可變形磁流體微型機(jī)器人
磁活性流體或鐵流體在外部磁場(chǎng)作用下可以改變其形狀和粘度。它可以在較高濃度的磁性粒子中獲得高的磁驅(qū)動(dòng)力。由于其*的性能，鐵流體在眾多領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)鐵流體的載體液體和環(huán)境液體不相容時(shí)，前者因其高度的自聚性并不會(huì)在小體積中迅速分散。這一特性可以有效地防止磁性納米粒子擴(kuò)散過(guò)快。同時(shí)，基于其流體特性，鐵流體具有較高的可變形性，并能通過(guò)狹窄的通道和障礙物。此外，鐵流體在磁場(chǎng)中也具有高輸出力。然而控制鐵流體機(jī)器人在三維空間的運(yùn)動(dòng)，并使用機(jī)器人進(jìn)行藥物輸送仍有待研究。近日，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2022
01-263D打印功能性水凝膠實(shí)現(xiàn)超高效太陽(yáng)能水蒸發(fā)
水凝膠是一類(lèi)能保持大量水分且具生物相容性的三維結(jié)構(gòu)凝膠，部分水凝膠還可對(duì)pH值、溫度、電場(chǎng)和光有*響應(yīng)并產(chǎn)生物理化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，從而在智能傳感器、生物工程和軟體機(jī)器人等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。[penny1]近年來(lái)，水凝膠也開(kāi)始應(yīng)用于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水蒸發(fā)、脫鹽、水凈化和消毒以及太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水-電-氫發(fā)電等領(lǐng)域。有報(bào)道指出，通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物網(wǎng)絡(luò)與水分子之間的相互作用，水凝膠太陽(yáng)能蒸發(fā)器（SVG）可在一個(gè)陽(yáng)光下[penny2]（光強(qiáng)度約1000wm-2）達(dá)到相當(dāng)高的水蒸發(fā)速率。由于蒸發(fā)發(fā)生在水凝膠界面，合理設(shè)計(jì)蒸2022
01-213D打印小尺度機(jī)器人及其在血栓定位與加速溶栓的應(yīng)用
血栓癥是一種常見(jiàn)的血管內(nèi)疾病，具有多種臨床表現(xiàn)和并發(fā)癥，例如心梗、中風(fēng)及肺栓塞等，嚴(yán)重危害病人的生命健康及生活質(zhì)量。傳統(tǒng)治療方案常先通過(guò)注射溶栓藥物或?qū)Ч芙槿爰夹g(shù)去除血栓，接著使用抗凝藥物預(yù)防二次堵塞。然而溶栓藥物缺乏靶向性，無(wú)法主動(dòng)在血栓部位富集，且高濃度的藥物易引發(fā)內(nèi)出血和血壓波動(dòng)，因此難以高效安全地完成去除血栓的任務(wù)。導(dǎo)管介入技術(shù)則對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力要求較高，操作不當(dāng)容易損傷血管，甚至造成二次堵塞。近年來(lái)，小尺度機(jī)器人系統(tǒng)在狹窄閉塞的生物環(huán)境中展現(xiàn)出令人矚目的應(yīng)用前景，已有研究人員開(kāi)2022
01-14可操作的免疫分析探針磁性納米機(jī)器人用于自動(dòng)化和高效的酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)
基于抗體抗原“特異性結(jié)合”的免疫分析已被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室研究和臨床診斷中。其中，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）是一種經(jīng)典且功能強(qiáng)大的生化傳感技術(shù)，可通過(guò)生物酶反應(yīng)和化學(xué)比色法對(duì)超低濃度分析物進(jìn)行定量。ELISA已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、環(huán)境分析和食品安全等領(lǐng)域。然而，在傳統(tǒng)ELISA檢測(cè)中，抗原或抗體被包覆到多孔板（例如，96孔板）的孔壁上，這導(dǎo)致了三個(gè)主要缺點(diǎn)：(ⅰ)由于所有步驟都在同一槽內(nèi)進(jìn)行，因此在每步反應(yīng)前后需要多次清洗，以去除未結(jié)合的殘留試劑和非特異性相互作用的分子，這給檢測(cè)人員造成了繁重的2022
01-13具有微納電穿孔功能的微通道微針陣列用于實(shí)體腫瘤藥物高效遞送
基于全身循環(huán)的靜脈注射給藥模式是癌癥化療常見(jiàn)的方式。在臨床上，化療藥物作用劑量與全身毒性之間存在矛盾關(guān)系。局部給藥策略可以提高藥物在靶部位的積累，但在促進(jìn)藥物在腫瘤內(nèi)高效遞送和在細(xì)胞內(nèi)高效轉(zhuǎn)運(yùn)的效果方面較為欠缺；而僅依靠被動(dòng)擴(kuò)散的藥物遞送常導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)化療藥物含量低，腫瘤殺傷效果欠佳。針對(duì)這一問(wèn)題，北京航空航天大學(xué)常凌乾等人在《AdvancedFunctionalMaterials》（IF:18.8）期刊上發(fā)表了題為“MultimicrochannelMicroneedleMicroporat2022
01-12中國(guó)計(jì)量大學(xué)嚴(yán)德賢課題組：基于太赫茲波段的負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖
隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，近些年的通信容量實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿(mǎn)足當(dāng)前高速通信的需求。增大通信網(wǎng)絡(luò)的容量和提高通信速度的一種方法是開(kāi)發(fā)太赫茲(Terahertz,THz)波段的光纖通信空間維度。太赫茲波是介于微波和紅外光之間的一種電磁波，頻率介于0.1THz到10THz之間，由于它帶寬大和傳輸速度快以及可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。而在空間維度資源中，基于軌道角動(dòng)量（OrbitalAngularMomentum，OAM）的模分復(fù)用技術(shù)由于攜帶不同拓樸荷數(shù)的相互正交的掃一掃訪(fǎng)問(wèn)手機(jī)商鋪
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