摘要
大多数传统的数字微流控（DMF）芯片在平衡低驱动电压、介电强度和最小电流泄漏方面面临挑战，这限制了它们在生物应用中的有效性和使用范围。在这项工作中，我们提出了一种多层数字微流控（mDMF）芯片，该芯片采用了氮化硅和聚对二甲苯C的多层介电结构，以实现这些特性的最佳平衡。这种多层且紧凑的电极设计使操作空间增加了两倍，同时多层介电结构将驱动电压降低到了50伏特，比传统标准降低了两倍。通过有限元分析优化了介电层的厚度，确保电流泄漏量低于10纳安，这一数值是生物检测阈值的100分之一。通过液滴驱动和水接触角表征实验验证了这种设计，确定了最佳的介电组合为400纳米厚的氮化硅层和1微米厚的聚对二甲苯C层。通过在不同浓度的细胞松弛素D条件下培养人源巨噬细胞和成纤维细胞，证明了mDMF芯片在生物检测中的实用性。实验结果表明，其性能与传统微孔板检测方法相当，但所需样品体积减少了两个数量级以上。这一进展突显了DMF在基于细胞的检测中的高效性，并为更广泛的生物医学应用奠定了基础。
利益冲突
作者是与本文所述工作相关的待批专利申请的发明人。作者可能对本文描述的技术具有商业利益。
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