論文共同作者、LLNL研究工程師Joshua R. DeOtte說，“在植物中，水和營養(yǎng)物通過中央脈管被輸送到葉子上，促進氣體轉(zhuǎn)移以進行新陳代謝。在這項研究中，我們正在研究將這兩種功能融合到一個系統(tǒng)---液體和氣體的運輸---中，并將其與三維空間而不是平面結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起。"

為了測試與傳統(tǒng)微流控技術(shù)的整合，論文共同作者、LLNL工程師Hawi Gemeda領(lǐng)導(dǎo)了主動流動實驗：使用注射器泵控制液體流入一種三維打印的裝置，并觀察流動行為。這些作者發(fā)現(xiàn)，可以通過控制單元格的類型、大小和密度來對優(yōu)選路徑進行編程，并發(fā)現(xiàn)他們可以通過精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計來改善主動流動條件下的液體保留。這種能力也使得他們能夠在三維打印的聚合物晶格中的選擇性區(qū)域上鍍上導(dǎo)電和催化活性金屬涂層。

這些作者說，除了推動微流體技術(shù)的發(fā)展，細胞流體技術(shù)還顯示出在外太空的應(yīng)用前景，在那里，它將允許在沒有重力的情況下進行流體運輸。它還可應(yīng)用于氣溶膠樣品收集和氣體過濾，這是因為它能夠精確控制液相和氣相之間的接觸。它還可以通過納入晶格設(shè)計來改善傳熱，這種設(shè)計允許結(jié)構(gòu)在較長時間內(nèi)保持冷卻。

雖然這些作者對該技術(shù)有一個很長的計劃清單，但他們的直接目標是將細胞流體學(xué)應(yīng)用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品的電化學(xué)反應(yīng)器。該過程涉及添加電子、質(zhì)子和催化劑，使二氧化碳發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)。他們認為，細胞流體學(xué)可以對氣態(tài)二氧化碳、液態(tài)電解質(zhì)和金屬催化劑之間的界面提供更大的控制，這些反應(yīng)便在這些界面發(fā)生。

這些作者還在探索在生物反應(yīng)器中使用細胞流體學(xué)，細菌在那里攝入氣態(tài)甲烷并排泄有機副產(chǎn)品。細胞流體學(xué)還可能用于在生物反應(yīng)器中構(gòu)建極薄的壁，從而提高反應(yīng)性，并使科學(xué)家們能夠?qū)⒏嗟募毦b入生物反應(yīng)器以提高性能。未來的研究計劃聚焦于設(shè)計優(yōu)化、流體/機械協(xié)同設(shè)計、生物威脅或高能材料的檢測，甚至是工程化生物材料。

Duoss說，“這些復(fù)雜環(huán)境的問題是，我們還沒有一個好的方法來創(chuàng)建模型系統(tǒng)，以促進對基礎(chǔ)科學(xué)的理解。例如，我們還不能制造人工肺，在那里你有氣體、液體和固體共同存在的復(fù)雜性。但現(xiàn)在我們有了一個平臺，可以進行那些對建立理解非常重要的基礎(chǔ)研究。有了這個新發(fā)現(xiàn)，我們將有一個難以置信的機會來應(yīng)用它。"

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來源：生物谷

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