香港大學（港大）的機械工程團隊研發創新微流體技術, 用於評估彈性微纖維的柔韌性。微纖維是細胞骨架、蜘蛛絲和光纖等各種高科技、醫療產品和生物結構的關鍵組成部分，而微纖維的彈性模量數據，乃細胞生長、DNA複製、仿生機器人的人工肌肉設計等機械性能的決定因素。
新技術由機械工程系岑浩璋教授及博士後研究員劉嫄博士，與普林斯頓大學的科學家Howard A. Stone教授、Janine K. Nunes博士以及法赫德國王石油礦業大學的盧孝勇博士共同研發。
團隊透過利用微流體通道內的「繩捲效應」現象，測量微纖維的彈性模量。新技術具備高通量、非破壞性的特質，能大幅簡化目前的樣本裝卸流程，極具潛力在相關材料科學和生物醫學工程作廣泛應用。
研究結果已於權威科學期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）發表，論文標題為「透過繩捲效應高通量測量微纖維的彈性模量」（High-throughput measurement of elastic moduli of microfibers by rope coiling）。
新技術基於纖維彈性模量與其捲曲半徑之間的定量相關性，用以測量微纖維，樣本無需經人手處理，每小時可測量微纖維達3300條，與目前的典型拉伸測試儀相比，效能高出一千倍。
新方法具非破壞性特質，無需像傳統拉伸試驗先將纖維端點與夾具結合，再進行測量。這應用於測量非均勻彈性模量的纖維尤為有利，而以往測量這類纖維需將纖維分割成多個部分再作獨立評估。
此外，創新微流體技術能大幅簡化技能要求極高且耗時的樣本裝載和卸載流程，尤其適用於微小易碎的樣本，如絲狀細菌、肌動蛋白纖維、DNA、碳納米管和功能性微纖維等。
「我們的方法不僅簡化了測量過程，還將製造和測量階段整合在一起。通過在同一條生產線上耦合『製造微纖維』和『測量彈性模量』的內聯測量能力，我們現可立即在生產製程後測量每根纖維的彈性模量，並透過實時調整過程中的一些環節，例如紫外光強度，來快速識別和糾正缺陷。目前，縮短下游捲曲半徑會令上游的紫外光強度增加，從而保持穩定的彈性模量，故此可作為校正生產問題的反饋機制。另一方面，透過調節紫外光強度可控制彈性模量，從而達至持續的質素保證。」 岑教授解釋說。
劉嫄博士相信，新技術將來可進一步應用於如DNA和肌動蛋白纖維等亞微米直徑的更微小的纖維。
「調整微流體設置和流體動力學以應用於更微小的纖維會面對一些技術挑戰，但這絕對是可行的。」 劉嫄博士說。
研究項目獲香港研究資助局研究影響基金（Research Impact Fund）支持，以及香港特別行政區政府創新科技署Health@InnoHK計劃和裘槎基金會高級研究獎助金（Croucher Senior Research Fellowship）資助。
如欲了解更多相關資訊，可瀏覽港大機械工程系網站：https://www.mech.hku.hk/post/high-throughput-measurement-of-elastic-moduli-of-microfibers-by-rope-coiling
論文連結：https://doi.org/10.1073/pnas.2303679121
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