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近日，山东大学生态环境损害鉴定研究院程永强研究员课题组在液滴微流控领域取得新进展。相关研究成果以“Bent-Capillary-Centrifugal-Driven Monodisperse Droplet Generator with Its Application for Digital LAMP Assay”为题发表在国际分析化学权威期刊《Analytical Chemistry》（中科院1区TOP，IF: 8.008）上。《Analytical Chemistry》由美国化学会（ACS）出版，致力于发表分析化学相关的高水平前沿学术成果，是国际化学学界广泛认可的享有高度学术声誉的期刊。课题组博士研究生张子威为第一作者，程永强研究员为通讯作者，山东大学为唯一通讯单位。

微液滴在病毒检测、功能微生物筛选、药物控释、新材料制备等领域均有重要应用。目前报道的微液滴生成方式大多存在操作复杂、可控性差、试剂浪费严重、易交叉污染等问题，因此发展一种操作简便、试剂损失小、避免交叉污染的液滴微流控分析平台具有重要意义。

（微液滴生成及应用示意图）

本工作，我们开发了一种基于弯毛细管离心驱动的界面乳化液滴微流控分析平台。通过对弯毛细管的设计要素（出口直径，旋转半径和弯折角度）和转速等因素进行实验分析，我们发现在连续相中高速旋转的弯毛细管能够方便实现分散相的离心驱动和液滴的均匀切割两种功能。这意味着在微液滴生成过程可以不再依赖复杂的微加工（微流控芯片）和外置辅助设备（泵阀），并且有效避免试剂浪费和交叉污染。该液滴微流控平台具有以下优点：（1）操作方便，成本低，为普通实验室生产单分散液滴提供了高效的解决方案；（2）液滴体积可控，实现34 pL-1 μL宽体积输出，均一性控制在3%以下；（3）无死体积，极大减少珍贵试剂的浪费；（4）有效避免了试样的交叉污染。我们利用该平台在96孔板上制备可控的微液滴，并应用到等温数字LAMP（loop-mediated isothermal amplification）核酸扩增定量分析中，实现了宽动态范围（∼3个数量级）和单拷贝DNA扩增。此外，通过多体积数字LAMP进一步验证了DNA定量的准确性。这些结果表明，本系统在绝对定量核酸分析领域有很大应用潜力。我们期望该平台将成为更多基于微液滴生化学分析的有力工具。

程永强课题组主要从事痕量污染分析及溯源技术、环境分析、环境污染与人体健康等方面的研究，主要应用领域为生命科学、食品安全、水体、土壤、大气等。具体研究方向包括：1. 污染物痕量分析新方法及溯源技术研究；2. 微生物学微流控新技术；3. 生化分析与生物传感；4. 光谱、质谱分析仪器的研发与应用。该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东大学基本科研业务等项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c05110