仿生温度响应性微通道在微流控抗污染和可控药物释放方面的应用

The development of smart microchannels is of great scientific and practical significance for the applications of microfluidic technologies in material synthesis, chemical analysis, and biomedical detection, etc. In the current smart microchannels, direct contacts exist between the responsive part or microchannel surfaces and the transport liquids, which usually requires specific properties of the transport liquids to activate the responsive part, and results in the fouling of the responsive part or microchannel surfaces that further influences the reliability and stability of the microfluidic system. Inspired by the mechanism of the mucous barrier, this project will present a responsive microchannel with distinct separate design of the responsive part and the fluid transport part for the construction of smart microfluidic system. The study will include the design of the bioinspired responsive microchannel and construction of smart microfluidic system, responsive behavior of the system, controllability and stability of the system, antifouling property of the microchannel, and application of the responsive microchannel in drug release, etc. This study will provide novel strategy for the fabrication of smart microchannels, and new platform for the applications of smart microchannels in microscale flow control, drug release, chemical synthesis, etc, and put forward the development of microfluidic technologies.

智能微通道的发展对微流控技术在材料合成、化学分析、生物医学检测等方面的应用具有重要的科学和现实意义。现有智能微通道中响应部分或微通道与传输流体之间有直接的接触，这使传输流体满足特殊需求才能刺激响应部分，并引起微通道污染问题，进而影响微流控芯片的可靠性和稳定性。本项目受到胃黏膜屏障机制的启发，设计响应部分和流体传输部分独立分开的响应性微通道用于构筑智能微流控系统。研究的具体内容包括仿生响应性微通道的设计与智能微流控系统的构筑，微流控系统的响应性能研究，系统的可控性与稳定性研究，微通道的抗污染性能研究，智能微通道在可控药物释放等方面的应用研究。这一研究方向将对智能微通道的构筑提供新的思路，对智能微通道在微尺度流体控制、药物释放、化学合成等方面提供新的平台，推动微流控技术的发展。

智能微通道的发展对微流控技术在材料合成、化学分析、生物医学检测等方面的应用具有重要的科学和现实意义。现有智能微通道中响应部分或微通道与传输流体之间有直接的接触，这使传输流体满足特殊需求才能刺激响应部分，并引起微通道污染问题，进而影响微流控芯片的可靠性和稳定性。本项目受到胃黏膜屏障机制的启发，设计了一种温度响应性的微流控系统，其具有温度响应性水凝胶、多孔基质、微通道的层级结构，具有外部响应内部调控的流体输运行为控制机制。本项目详细研究了温度响应性微流控的响应性能，实现了微流控系统的响应温度、功能液体性能的调控，并开展了微流控系统的可控性与稳定性的研究。微通道表面稳定的功能液体层的存在，通过避免传输流体与微通道表面的直接接触而赋予了微通道优异的抗污染性能。本项目以功能液体复合的多孔基质为传质通道，结合灵活的器件设计，实现了对微流控系统中微通道的可控温度响应性药物释放应用。本项目的研究成果对智能微通道的构筑提供新的思路，对智能微流控系统在微尺度流体控制、药物释放、化学合成等方面提供新的平台，对微流控技术的发展具有重要意义。