液滴微流控技术作为精准操控离散液滴的多功能手段，已彻底革新了生物化学研究领域。然而该技术的成功应用至今仍受限于对低粘附力非润湿表面的选择，这成为其临床应用推广的主要瓶颈。本文在此提出声致疏湿原理——这种液体疏离机制可实现三维可控、精准操控的液滴运动，且适用于包括超亲水表面在内的各类润湿性基底。该原理源于声流与液滴动力学的精密协同作用：通过将超声波高度限制在液滴内部，相较传统超声技术，压力梯度提升了三个数量级，从而实现突破性突破。研究发现，在超亲水表面，声致去润湿技术可使接触线移动速度达到比传统方法快两个数量级的水平，同时有效消除由粘性耗散产生的有害黏膜层。为此，开发了一种液滴微流控技术方案，该方案能在超亲水表面相关的多种极端工况下实现灵活操控，并将其应用于临床场景中，实现了血栓快速安全清除与药物精准递送的双重目标。

图1.由西西智研制作

图2.将超声波聚焦在液滴内部引发“声致去润湿”效应

图3.将超声波聚焦在液滴内部引发“声致去润湿”效应

实验数据表明，在声致去润湿（Acousto-dewetting）的作用机制下，液滴三相接触线的移动速率能够达到 33 mm/s。这一速率大幅超出了水膜形成所需的临界数值，从而切实规避了传统操控方式中，因水膜残留而引发的操控失效问题。该成果成功攻克了长期以来制约超亲水表面液滴微流控技术发展的技术难题，同时也打破了经典润湿理论的现有局限，为相关领域技术突破提供了新支撑。

图4.液滴内部声流与液滴运动的动力学关系

为达成液滴在超亲水表面的主动调控目标，研究团队自主设计并搭建了一套具备高空间分辨能力与远程聚焦功能的超声阵列系统。该系统通过对压电单元的相位与幅度进行实时调节，能够在液滴内部生成高能量密度的聚焦声场。借助这一系统，团队在国际上首次于活体组织表面实现了液滴的非侵入式精准操控，并将该技术成功应用于体内血栓清除、靶向药物输送等临床场景，充分体现出优异的生物安全性、环境适应性与实际应用前景。

通过在活体组织等超亲水界面上实现液滴的高速、稳定且无残留操作，声致去润湿技术大幅拓宽了微流控平台在体内诊疗、精准药物递送等临床领域的应用范围。在实际测试中，该技术针对血栓清除、封闭空间液桥调控、超高粘度液体控制等多种液体类型与多物理边界条件，均展现出卓越的运行性能，有力证实了其在跨尺度、跨介质应用中的广泛适配性。

此外，该技术无需对界面进行图案化处理或材料改性，即可实现远程精密调控，这一独特优势也为智能软体机器人、绿色化工反应装置、微型能量系统、可编程液滴计算平台等新兴领域，提供了兼容性极强的新型液体调控方案，彰显出推动多学科交叉融合与技术成果转化的巨大潜力。

图5.声致去润湿”效应在不同表面不同性质液体表现出通用性

图6.活体微流控应用场景展示

本文通过实验与理论研究揭示了超声波极端约束如何在超亲水/亲水表面引发声流流动与液滴动力学的复杂相互作用。研究还表明，这种相互作用支撑了一种新型润湿原理，该原理在体外和体内应用中均展现出广泛适用性。关于声致去润湿现象的研究成果，为探索统一润湿原理提供了关键线索——这些原理可应用于调控液体在任意表面上的动态传输行为。尽管液滴微流控技术演示基于微升至纳升级别的液滴，但需要指出的是，该技术可操控的最小液滴并非固有设计限制，而是取决于超声设备上相位阵列的尺寸与数量。换言之，本文设计的超声设备具有通用性。通过进一步集成和微型化相位阵列，理论上该液滴微流控技术能以更精准的方式操控更大尺寸的液滴，从而提升操控性能。此外，考虑到声致疏湿技术赋予的液体富集特性，设想基于该技术的液滴微流控系统有望实现无创给药——如同靶向药物递送技术，但无需复杂合成药物载体。

本文内容来自期刊nature physics.2025年3月28日发表,第21卷, 808−816页，以Acousto-dewetting enables droplet microfluidics on superhydrophilic surfaces为题的文章。原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02844-6

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