浓度梯度在生命过程中有着非常重要的意义，诸如细菌的觅食、细胞的化学趋药性、胚胎组织发育、细胞迁移以及神经元轴突的生长取向等，都需要特定的生物、化学分子在溶液中或者表面上形成相对稳定的浓度梯度。由于生理过程的复杂性，形成的浓度梯度一般都是非线性的。

 

国家纳米科学中心的蒋兴宇研究员小组的孙康等利用模块化的方法和微流控技术，通过将微流体与电路中的电流类比，发展了一种能够产生任意的、可实时变化的浓度梯度产生装置。相关论文发表在《芯片上的实验室》（Lab on a Chip 2008，8，1536—1543）上。这种装置是由一些具有简单图案的微流模块通过聚乙烯塑料管连接而成。原溶液和稀释液通过注射泵进样，在流体变阻模块的调节之下在一系列混合模块中以不同的比例进行混合，得到不同浓度的溶液。不同浓度的溶液汇合到收集管道中形成层流，形成与流动方向垂直的梯度。由于流体变阻模块流阻大小是可以调节的，通过设定变阻模块的流阻值，可以得到所需的任意的浓度梯度，而且所得的梯度具有实时可变性。

 

该研究克服了传统方法产生的梯度很难在时间上和空间上保持稳定性，产生的梯度比较单一，以及依赖于微加工设备的缺点，将有利于在设备简单的实验室利用已有的模块产生所需的浓度梯度，从而有助于建立合适的体外模型，更好的模拟体内的真实环境，对生命活动进行更加精确的研究。

 

上述研究工作得到国家自然科学基金委和人类前沿科学计划组织的支持。（来源：国家纳米科学中心）