乔·拉·菲安德拉
马里兰大学帕克分校 (UMCP)
专业：生物工程
辅修：全球工程领导力
微流体浓度梯度发生器
生物体内的许多生化过程都受浓度梯度控制。从细胞迁移到药物增殖，浓度梯度是体内大量物质运输不可或缺的一部分。直到最近，浓度梯度生成 (CGG) 平台仍然太大，无法控制试剂的分子扩散，导致液体过早混合（来源由于尺寸过大，以前的 CGG 无法复制相同的体积和流速 体内， 从而污染与微观生化梯度相关的实验数据。因此，在微观尺度上对梯度进行建模对于理解这些复杂的相互作用及其实现机制极其有价值。
凭借创新的快速成型技术，Potomac Photonics 开发出了一种制造微流体浓度梯度发生器 ( µ -CGG) 的工艺。该装置构建在粘合到玻璃上的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 基底上，提供了一种低成本、易于执行的梯度驱动机制研究方法。该平台利用层流、流体动力学现象和控制试剂运动所需的流体动力学几何形状。在µ -CGG 中，蛇形特征允许控制试剂的扩散，在整个装置中形成不同浓度的混合物。µ - CGG采用树形网络设计，可在同一芯片上以不同的浓度重复实验 39 次，以创建图像中看到的梯度。µ - CGG使用微观数量级的流速和体积，模拟出与生物体内自然存在的生化浓度梯度几乎相同的环境。
虽然这种µ -CGG 设计在其流动网络中仅使用了 39 个节点，但微流体装置制造的多功能性、设计潜力和低成本允许进行大量调整，以使µ -CGG 复杂化或简化。微流体装置的庞大尺寸足以使多层µ -CGG 包含流入彼此的多个梯度或不同的流动水平，从而产生数十种试剂组合。µ -CGG 易于制造，这一点尤为重要。µ -CGG 主要由弹性体和热塑性塑料制成，可以在具有特定材料特性的基质中制造，从而使复杂的化学反应以相对较低的成本发生。利用所有这些属性，工程师可以在单个芯片上根据其独特规格设计µ -CGG，从而减少实验设置所需的时间、材料和人员，并在简洁的设备上增加准确数据量。
