中國科學技術大學工程科學學院微納米工程研究室李保慶副教授與美國加州大學戴維斯分校潘挺睿教授合作，提出并實現(xiàn)了一種具有納升級精度的液體移取技術。該技術結(jié)合普通移液器技術與微流控打印技術，利用微流控芯片可控產(chǎn)生納升體積的液滴，以單個液滴為最小單元，實現(xiàn)了納升級精度液體的吸取與分配。該成果以“High-Precision Digital Droplet Pipetting Enabled by a Plug-and-Play Microfluidic Pipetting Chip”為題，發(fā)表在工程技術1區(qū)著名期刊《Lab on a Chip》（2018,18, 2720-2729），并入選當期封面 （Front Cover)。

在生物、化學應用中，對液體試劑的操控是其中最基本的一項操作。而移液器是當前使用最為廣泛的一種便攜式液體操控儀器。它基于氣動活塞式原理進行吸液和分液。對于這種工作方式，在進行微量液體移取，如液體體積小于1微升時，誤差急劇上升，移取精度難以保證。該論文提出一種完全不同于現(xiàn)有工作原理的新型數(shù)字液滴式移液法，將當前移液器的分辨率提高兩個數(shù)量級以上，對亞微升體系液體操控的誤差可以減小兩個數(shù)量級。

數(shù)字液滴移液器用于微小體積液體操縱

文中，作者利用微流控沖擊打印的方式產(chǎn)生具有高度一致性的納升量級液滴。區(qū)別于芯片內(nèi)液滴微流控的方法，液滴打印的位置可以隨意選取，并且關鍵一點是可以按所需求的液滴數(shù)目來進行打印。單個納升量級的液滴作為最基本的單元即最小分辨率，以數(shù)字化的方式通過累積單個液滴單元的數(shù)目來實現(xiàn)不同劑量的液體分發(fā)。在這款納升級精度的移液器中，通過一個小型的打印裝置對存有液體的微流控芯片進行敲擊，在敲擊的過程中實現(xiàn)微液滴的產(chǎn)生。結(jié)合傳統(tǒng)移液器和新型微流控沖擊打印技術，這種新型的移液器不僅具有傳統(tǒng)移液器所不具備的高分辨率和高精度，并且在其吸取和分發(fā)液體的操作性上同傳統(tǒng)的手持式移液器一樣方便易用。該設備可廣泛應用于各種高精度液體操控的實驗。例如，利用該設備可以直接稀釋獲取不同濃度試劑，取代以往的連續(xù)稀釋產(chǎn)生濃度梯度的方法，不僅操作簡單，節(jié)省昂貴試劑，更重要的是避免連續(xù)稀釋過程中巨大的誤差累積。

左圖：數(shù)字移液器組成。右圖：數(shù)字移液器可手持操作（右上）采用一次新芯片避免試劑交叉污染（右下）

近年來，課題組圍繞微流控打印新技術，研究利用微液滴陣列進行高通量生化反應的新方法，取得了一系列豐碩成果，文章先后發(fā)表于《Lab on a chip》（2017, 17, 2198，Back Cover），《Biomicrofluidics》（2015, 9, 054101; 2018, 12, 034107）。

工程科學學院博士生毛宇昕為本論文的第一作者，李保慶副教授和美國加州大學戴維斯分校的潘挺睿教授為該論文的共同通訊作者。這項工作得到了國家自然科學基金、海外及港澳合作基金支持。