近日，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、微米納米加工技術(shù)國家級重點實驗室王瑋教授課題組在納流體晶體生化傳感研究中取得緊張進展。相干成果以題為《基于納流體晶體與可調(diào)制離子濃度極化耦合的高離子濃度環(huán)境下超靈敏生物分子電學(xué)檢測》（“Enabling electrical biomolecular detection in high ionic concentrations and enhancement of detection limit thereof by coupling nanofluidic crystal with reconfigurable ion concentration polarization”）的學(xué)術(shù)論文（DOI: 10.1039/C7LC00722A）在線發(fā)表于微納機電體系領(lǐng)域緊張期刊《芯片實驗室》（Lab on a Chip）上。第一作者為信息學(xué)院2013屆本科生卒業(yè)生、現(xiàn)麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）博士研究生歐陽偉，王瑋與MIT微納流體與生物微機電體系實驗室Jongyoon Han教授為共同通信作者。

歐陽偉等通過微納加工方法制備微納流控器件，以納米尺度過濾結(jié)構(gòu)限位納米顆粒的片上可控自組裝（納流體晶體），并在片上耦合全氟磺酸（nafion）離子選擇性材料，進而實現(xiàn)電壓調(diào)制的局域離子濃度極化，在納米顆粒自組裝區(qū)域獲得生物分子預(yù)富集和離子濃度調(diào)制。原位預(yù)富集大大進步了生物分子的檢測能力；納米顆粒區(qū)域的離子濃度被調(diào)制降低后，則可以實現(xiàn)顆粒間隙的離子雙電層疊交，器件離子電導(dǎo)將由納米顆粒壁面電荷控制，從而實現(xiàn)基于納流體原理的生化分子傳感。實驗注解，通過在納流體晶體結(jié)構(gòu)上耦合可調(diào)制離子濃度極化，可在心理環(huán)境下成功實現(xiàn)10～100 pM量級的DNA、蛋白質(zhì)等多種生物分子的高靈敏檢測。

王瑋課題組長期開展納流體晶體的原理、制備方法與生化檢測應(yīng)用研究，自2009年提出納流體晶體概念以來，在傳統(tǒng)微加工技術(shù)制備的微結(jié)構(gòu)（微孔或微通道）中行使單分散納米顆粒自組裝，形成具有特定晶體結(jié)構(gòu)的輸運網(wǎng)絡(luò)，從而在宏觀尺度下實現(xiàn)具有“體”相特性的外觀調(diào)控的離子輸運；相干工作陸續(xù)發(fā)表于Lab on a Chip、《應(yīng)用物理快報》（Applied Physics Letters）、《生物微流體》（Biomicrofluidics）等領(lǐng)域緊張期刊上。去年起，課題組與納流體研究領(lǐng)域著名學(xué)者Han教授密切合作，進一步推進納流體晶體的生化檢測應(yīng)用研究；不久前在《芯片實驗室》聯(lián)合發(fā)表綜述論文《納流體晶體——密堆積納米顆粒間的納流體》（“Nanofluidic crystal: nanofluidics in close-packed nanoparticle array”；Lab Chip, 2017, 17(18): 3006-3025），被選做該期刊“10%論文”（one of the top 10% of papers published in Lab on a Chip），并收入“綜述匯編”（review collection）。

上述研究工作得到國家天然科學(xué)基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973計劃”）以及隸屬于MIT國際科學(xué)與技術(shù)計劃（MISTI）的MIT-中國項目等的資助。

編輯：山石