近日，我院冯建国副教授课题组在微流控微粒操纵领域取得重要突破。相关成果以“Coupling inertial, viscoelastic, and enhanced secondary flow in a composite microchannel: achieving high-precision multi-sized particle 3D central co-focusing”为题，2026年4月在Springer Nature出版期刊《Microsystems & Nanoengineering》发表，该期刊为全球微纳系统领域的顶尖期刊，最新影响因子为9.9。该研究成功解决了多尺寸微粒三维中心共聚焦的难题，推动了微流控技术在高通量流式细胞术和单细胞分析中的深度应用。

 传统的微流控惯性聚焦技术由于存在强烈的尺寸依赖性，难以实现不同尺寸微粒的共同聚焦；而粘弹性聚焦技术则面临流体角吸引效应和低通量等应用局限。针对这些技术瓶颈，本研究提出了一种基于“惯性-粘弹性-增强型二次流”协同效应的新方法。研究团队精心设计了一种结合高度渐变的水平与垂直半圆形障碍物阵列的复合微通道，并在流体样本中引入透明质酸以增强粘弹性。该创新设计能协同调节微粒受到的惯性升力、弹性力与二次流引发的迪恩曳力，从而有效平衡并抵消了不同尺寸微粒间的受力差异。

 图1 流体“惯性-粘弹性-增强型二次流”协同效应示意图

 在理论分析方面，团队首次引入了“平衡区宽度（EZW）”指标用于定量评估微通道内的聚焦稳定性，数值模拟结果显示最小的EZW可达15.58 µm。在实验验证阶段，该微流控平台针对直径在10至20 µm之间的混合微球溶液展现出了卓越的宽流速聚焦性能，其聚焦宽度控制在20.5 µm以内，聚焦效率超过了95%。此外，在进一步的白细胞生物样本测试中，该通道的聚焦效率最高可达96.14%。

 图2 复合微通道结构及微粒聚焦仿真和验证实验结果

 该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助与支持。论文第一署名单位为合肥工业大学，博士生赵田伟是第一作者，冯建国副教授为通讯作者。该工作为先进的生物医学检测和集成化微流控系统奠定了坚实基础。高精度、高稳定性的三维共聚焦技术作为下游细胞分析的关键前置条件，未来在无标记细胞测定、高通量分选及临床医疗诊断等精准医疗领域具有极大的产业化应用潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41378-026-01254-9

(图/冯建国 文/冯建国 审核/黄正峰)