論文共同作者、LLNL研究工程師Joshua R. DeOtte說(shuō)，“在植物中，水和營(yíng)養(yǎng)物通過(guò)中央脈管被輸送到葉子上，促進(jìn)氣體轉(zhuǎn)移以進(jìn)行新陳代謝。在這項(xiàng)研究中，我們正在研究將這兩種功能融合到一個(gè)系統(tǒng)---液體和氣體的運(yùn)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(cè)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(dòng)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)：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(dòng)行為。這些作者發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)控制單元格的類(lèi)型、大小和密度來(lái)對(duì)優(yōu)選路徑進(jìn)行編程，并發(fā)現(xiàn)他們可以通過(guò)精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)改善主動(dòng)流動(dòng)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(shuō)，除了推動(dòng)微流體技術(shù)的發(fā)展，細(xì)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(méi)有重力的情況下進(jìn)行流體運(yùn)輸。它還可應(yīng)用于氣溶膠樣品收集和氣體過(guò)濾，這是因?yàn)樗軌蚓_控制液相和氣相之間的接觸。它還可以通過(guò)納入晶格設(shè)計(jì)來(lái)改善傳熱，這種設(shè)計(jì)允許結(jié)構(gòu)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持冷卻。

雖然這些作者對(duì)該技術(shù)有一個(gè)很長(zhǎng)的計(jì)劃清單，但他們的直接目標(biāo)是將細(xì)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(guò)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(rèn)為，細(xì)胞流體學(xué)可以對(duì)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(xì)胞流體學(xué)，細(xì)菌在那里攝入氣態(tài)甲烷并排泄有機(jī)副產(chǎn)品。細(xì)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?xì)菌裝入生物反應(yīng)器以提高性能。未來(lái)的研究計(jì)劃聚焦于設(shè)計(jì)優(yōu)化、流體/機(jī)械協(xié)同設(shè)計(jì)、生物威脅或高能材料的檢測(cè)，甚至是工程化生物材料。

Duoss說(shuō)，“這些復(fù)雜環(huán)境的問(wèn)題是，我們還沒(méi)有一個(gè)好的方法來(lái)創(chuàng)建模型系統(tǒng)，以促進(jìn)對(duì)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(gè)平臺(tái)，可以進(jìn)行那些對(duì)建立理解非常重要的基礎(chǔ)研究。有了這個(gè)新發(fā)現(xiàn)，我們將有一個(gè)難以置信的機(jī)會(huì)來(lái)應(yīng)用它。"

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來(lái)源：生物谷

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