近日，北京大学信息科学技术学院、微米纳米加工技术国家级重点实验室王玮教授课题组在纳流体晶体生化传感研究中取得重要进展。相关成果以题为《基于纳流体晶体与可调制离子浓度极化耦合的高离子浓度环境下超灵敏生物分子电学检测》（“Enabling electrical biomolecular detection in high ionic concentrations and enhancement of detection limit thereof by coupling nanofluidic crystal with reconfigurable ion concentration polarization”）的学术论文（DOI: 10.1039/C7LC00722A）在线发表于微纳机电系统领域重要期刊《芯片实验室》（Lab on a Chip）上。第一作者为信息学院2013届本科生毕业生、现麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）博士研究生欧阳伟，王玮与MIT微纳流体与生物微机电系统实验室Jongyoon Han教授为共同通讯作者。
欧阳伟等通过微纳加工方法制备微纳流控器件，以纳米尺度过滤结构限位纳米颗粒的片上可控自组装（纳流体晶体），并在片上耦合全氟磺酸（nafion）离子选择性材料，进而实现电压调制的局域离子浓度极化，在纳米颗粒自组装区域获得生物分子预富集和离子浓度调制。原位预富集大大提高了生物分子的检测能力；纳米颗粒区域的离子浓度被调制降低后，则可以实现颗粒间隙的离子双电层叠交，器件离子电导将由纳米颗粒壁面电荷控制，从而实现基于纳流体原理的生化分子传感。实验表明，通过在纳流体晶体结构上耦合可调制离子浓度极化，可在生理环境下成功实现10～100 pM量级的DNA、蛋白质等多种生物分子的高灵敏检测。
王玮课题组长期开展纳流体晶体的原理、制备方法与生化检测应用研究，自2009年提出纳流体晶体概念以来，在传统微加工技术制备的微结构（微孔或微通道）中利用单分散纳米颗粒自组装，形成具有特定晶体结构的输运网络，从而在宏观尺度下实现具有“体”相特征的表面调控的离子输运；相关工作陆续发表于Lab on a Chip、《应用物理快报》（Applied Physics Letters）、《生物微流体》（Biomicrofluidics）等领域重要期刊上。去年起，课题组与纳流体研究领域知名****Han教授密切合作，进一步推进纳流体晶体的生化检测应用研究；不久前在《芯片实验室》联合发表综述论文《纳流体晶体——密堆积纳米颗粒间的纳流体》（“Nanofluidic crystal: nanofluidics in close-packed nanoparticle array”；Lab Chip, 2017, 17(18): 3006-3025），被选做该期刊“10%论文”（one of the top 10% of papers published in Lab on a Chip），并收入“综述汇编”（review collection）。
上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（“973计划”）以及隶属于MIT国际科学与技术计划（MISTI）的MIT-中国项目等的资助。
编辑：山石