研究成果

以彈性隔膜塌陷於微珠陣列微流體裝置中產生可控奈米侷限以提升生物分子結合動力學

奈米侷限的目的在於大幅減少於微奈米流體中進行生物分子結合反應時受到的擴散限制，在奈米侷限的條件下生物分子可增加碰撞的頻率，以提高結合的效率。本研究使用調控彈性隔膜變形的方式，使具有微柱結構的隔膜坍塌於微珠表面，進而產生隔膜與微珠表面間的奈米侷限空間，並以連續的動態操作模式，將原先需複雜製程且高流阻的微奈米流道，轉化為具備高度操作彈性的微珠陣列微流體裝置，並額外提供了高效的物質混合效果。為了能更精確的調控隔膜的變形，以液態金屬為材料的感測器被整合於隔膜中，可即時的量測隔膜的變化。此裝置以兩種反應模型進行效能驗證。在硫基修飾DNA探針的固定化反應中，經由奈米侷限的增加，DNA的固定效率可由1小時以上縮短至6分鐘。在蛋白質-適體(aptamer)的結合反應中，5分鐘的反應內，適體的結合量也有約20倍的提升，其結合亦具有良好的專一性。此裝置將有利於高通量的生物分子結合篩選，能同時進行不同目標物與其配體的結合反應，對於藥物的開發或是生物感測器的發展都有所助益。本研究由物理所的周家復博士、楊登凱博士與翁瑞鴻博士以及美國維吉尼亞大學的Swami, Nathan博士、Siddique, Abdullah-Bin博士生團隊合作進行，成果已發表於國際期刊Small 2025, 2412474.

期刊連結: https://doi.org/10.1002/smll.202412474