芯片上的器官:一种简化血细胞研究的设备

新型流体分析微设备将使药物开发和疾病研究中更有针对性的实验成为可能。它还可能改变自然灾害地区的水污染检测和医疗诊断，在那里，它的低成本、简单使用和便携性使其成为几乎任何人都可以使用的实用工具。

微流体或“芯片上的实验室”设备通常被用于分析血液和其他液体样本，这些样本被泵入邮票大小的透明芯片中的狭窄通道中。这些微型化芯片是由RMIT的微型纳米研究设施中最先进的设备制造设施制造的。

这种新型芯片通过在通道上增加一个三维空腔(想象一个狭窄的隧道突然打开，进入一个圆顶拱顶)，使该技术更进一步，它创造了一个粒子旋转的微型漩涡，使它们更容易被观察到。为了制造这种腔体，研究人员在制造芯片时将液态金属滴到硅模具上。液态金属的高表面张力意味着它能在成型过程中保持形状。

最后，液态金属被移除，只留下通道和一个球形腔，准备用作微型离心机，RMIT的工程师和研究的共同领导者Khashayar Khoshmanesh博士解释说。“当流体样本进入球形腔体时，它会在腔体内部旋转，”他说。“这种旋转产生了一个自然的漩涡，就像分析实验室中的离心机一样，旋转细胞或其他生物样本，使它们无需捕获或标记就能被研究。”

该设备只需要很小的样本，小到1毫升的水或血液，可以用来研究1微米的微小细菌细胞，大到15微米的人类细胞。

一个研究心血管疾病的平台

该研究的共同领导者、皇家墨尔本理工大学博士后研究员萨拉·巴拉奇博士说，该设备的软球形腔可以用来模拟3D人体器官，并观察细胞在不同流动条件或药物相互作用下的行为。“裁缝腔的大小还允许不同的流动情况模拟,通过这种方式我们可以模拟血液细胞的反应在扰流的情况下,例如在分支点和曲率的冠状动脉和颈动脉,这是更容易缩小,”她说。

这一能力将对澳大利亚蓬勃发展的生物医学行业产生兴趣，医疗器械是2018年澳大利亚十大出口产品之一，价值32亿美元。Baratchi说，这一发现是通过合作才可能实现的，来自工程学院的技术人员和健康与生物医学科学学院的机械生物学家与皇家理工学院的机械生物学和微流体研究小组合作。“像我这样的生物学家一直在努力研究血液流动相关力量对循环血细胞的影响。现在，这个与我们的工程师同事一起开发的小型化设备就能做到这一点。”Baratchi说。“这是一个巧妙的解决方案，真正凸显了跨学科研究的价值。”