MIT創建微流控領域開源網站


MIT創建微流控領域開源網站

2021-01-17 DeepTech深科技

近日,一個由麻省理工學院研究者創建的開源網站Metafluidics迅速躥紅,成爲「微流控技術領域的Pinterest」 (註:Pinterest是著名圖片分享類社交網站)。

這個域名爲Metafluidics.org的網站是一個涵蓋各類微流控晶片——晶片實驗室(lab-on-a-chip)——設計藍圖的免費知識庫,由各個領域的發明者提交匯集,包括專業的科學家和工程師、業餘愛好者、學生以及業餘製造商等。用戶能夠免費獲取各類微流控晶片的設計藍圖,從簡單的細胞分類器、流體混合器到更複雜的眼液分析晶片和基因序列合成晶片等。

此外,該網站還是微流控領域的社交平台:所有用戶都可以登錄並提交其微流控晶片設計,並且用戶可以評論、下載網站共享的微流控設計文件並進行晶片製作或設計優化。

麻省理工學院媒體實驗室(MIT Media Lab)的David S. Kong稱,「該網站的設計初衷是爲了推動微流控設計領域的創新,目前該領域的發展依然依賴於傳統的同行評議的學術模式。」

「微流控領域的研究者都有一個共同的感覺:在一篇論文中看到一個非常好的晶片設計方案,但是當嘗試借鑑或模仿作者的設計時,最關鍵的部分——實際的設計文件——卻往往沒有一個系統性的詳細描述。」Kong說,「所以,全世界的研究者不得不重複地從基本開始摸索微流控晶片的設計和發明,導致效率低、發展慢。這也是爲什麼開源是如此重要,開源能夠極大的加速技術的傳播和進步。」

近日,Kong及其同事在《自然·生物技術》(Nature Biotechnology)雜誌上發表了一篇論文,詳細介紹了該微流控晶片設計的開源平台。

開源生態系統

Metafluidics網站的創意源自於著名的開源軟體項目免費網站GitHub,以及分享用戶發明的玩具、工具以及機器人等真實產品的硬體設計文件的網站Thingiverse。

Kong在MIT林肯實驗室作合成生物時有了Metafluidics這個想法,當時他正致力於研究如何組合DNA片段使其在活細胞中重編程新功能。在研究過程中,他經常需要用到DNA知識庫如美國國家衛生研究院的GenBank,這是一個開源DNA資料庫,研究者能夠共享並獲取基因序列及其相應功能等數據。

Kong意識到,「在合成生物學領域,有相當多不同類型信息的共享平台。生物科技領域的這種大型開源平台十分重要,而我們希望在這個開源生態系統中填補有關開源硬體設計的這個關鍵部分。」

籌展微流控領域「大數據」

MIT團隊很快與開源軟體諮詢公司Bocoup合作,構建了一個共享微流控設計的開源平台。用戶只需填寫簡單的資料註冊並登陸該免費網站,然後就能瀏覽精選的微流控設計或者搜索特定功能的微流控設計等。

上傳到Metafluidics網站的每個晶片設計文件都包含簡要設計說明、用於製造晶片的材料列表以及其它相關的設計文件如計算機輔助設計(CAD)圖紙等。

「紙基微流控晶片、3D列印以及軟光刻微流控晶片等,所有這些技術都需要數字設計文件。」Kong說,「我們是第一個提出該想法並爲微流控領域學者提供這一關鍵數據的網站。」

目前,該網站的作品主要集中在由學生、業餘愛好者以及像Thorsen這樣的領域專家提交的設計,這些專家都是之前發表過一些高影響力晶片設計藍圖和微流控裝置的學者。

Kong說:「我們正在召集更廣泛領域的專家和先驅者,並籌展其優秀的設計文件。希望這(開源平台)能激勵研究者開發出下一代微流控晶片。」

Metafluidics網站由一個編輯團隊管理,該團隊包括麻省理工學院生物工程系大二學生Nina Wang,以及致力於提高微流體領域開源網站意識的Kong等。最終,隨著人們上傳越來越多的設計數據,該團隊計劃針對特定的優秀設計推出「本周最佳」的評選等。

「不久之後,我們也想提出一些挑戰:誰能製造最快的粒子分類器?誰能製造出培養某種腸道微生物的裝置?」Kong說,「我認爲,當有不同研究領域的學者參與並有大量開放性設計數據時,就是創新的時候了。」

微流控領域「民主化」

爲了演示該開源平台對於合成生物領域的潛在應用,研究人員利用該網站的開源數據提交了一款新穎的微流控裝置。利用通用的微流控部件以及一個開源的流體控制器,該團隊設計了一個基因迴路組裝設備——一個能夠自動將DNA片段組合成新的基因序列並具備在活細胞中表達新功能的微流控晶片。

Kong表示:「我們希望通過展示開源系統進行DNA組裝應用的例子,鼓勵其他學者能夠利用這些數據模仿並提升這一設計,用於合成生物學的基礎研究。」

從長遠來看,Kong預計該網站會實現微流控領域的「民主化」,並從意想不到的地方獲取新的想法。

Kong說:「我們的受衆十分廣泛,從該領域最高級的先驅和專家,到第一次嘗試微流控設計的學生。這個開源平台有望讓世界另一端的不知名的學生擁有龐大的粉絲團隊,只要他設計的微流控晶片足夠有趣足夠酷。」