我们通常所说的纳米粒子，是指那种比一根头发的宽度还小10万倍的微小颗粒，在当下的很多产品中都能够看到它的身影——从药物缓释制剂直到高清电视等。这是因为它们能够给材料或者对象增加一些特殊的属性，在工业和科学研究中都能发挥关键的作用。但是由于制造非常麻烦，它们的价格也很贵。
如今，南加州大学（USC）的研究人员们已经研发出一种制造纳米粒子的新方法，据称这种方法可以实现纳米粒子的大规模、自动化流水线生产。

这种方法是由该校Viterbi工程学院的Noah Malmstadt和Dornsife文理学院的 Richard Brutchey开发出来的，目前已经发表在了2016年2月23日的《Nature Communications》上。
那么这项成果的意义何在呢？我们以黄金纳米粒子为例。科学家们已经发现，这种纳米粒子很容易穿透细胞膜，而且不会造成任何伤害——这是一个很难的的特性，因为使用异物对细胞膜的穿透在大多数情况下都会破坏或者杀死细胞。黄金纳米颗粒的这个特性使其成为理想的药物传送装置，可以将药物直接送到健康细胞里，或者将致命剂量的辐射送到癌细胞内部。
然而，如今每毫克黄金纳米粒子的价格大概是80美元左右（取决于纳米粒子的大小）。换句话说也就是每克黄金纳米粒子的价格就高达8万美金，10克就足以在北京买上一栋相当不错的房子了。而普通黄金的价格也就是每克50美元左右。
“它不是因为其黄金原料而昂贵。”Malmstadt说。“而是因为其制备的方式。”常见的制造纳米颗粒工艺需要技术人员在实验室里使用传统的烧瓶和烧杯手工搅拌一大批化学品。
而Brutchey和Malmstadt发明的新技术就是典型的高科技了，他们主要依赖于微流体——这是一种操纵流体的微小液滴通过窄缝通道的技术。

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“为了实现大规模制备，我们必需要从小处着手。”Brutchey 说。
真的很小。研究团队3D打印出了直径仅有250微米的管子，他们认为这是世界上最小的全封闭3D打印管子，要知道，一粒微尘的平均大小也有50微米宽。
然后，研究人员们用四个这样的管子排在一起，做了一个并行的网络，并将两种不相混的液体（如油和水）结合在一起通过这些网络。当两种流体互相掺杂着从开口中出去时，就变成了极小的液滴。每个这样的液滴起到了微尺度化工反应器的作用，在这里材料被混合、纳米粒子被生成。每个微流控管可以制造出数以百万计完全相同的小水滴，并进行同样的反应。

实际上这种系统在过去就有科学家提出过，但是它没有能够放大规模，因为这种并行结构意味着，如果一个管卡住，就会引起周边的连锁反应，整个系统都会被毁掉。
Brutchey 和 Malmstadt通过改变管子自己的几何形状、在管子之间形成连接绕过了这一问题，这样出来的颗粒大小是均匀的，而且系统对压力变化也有了承受能力。
这项工作得到了美国国家自然科学基金会的资助（补助金CMMI 1436872）。

来源：天工社

我们通常所说的纳米粒子，是指那种比一根头发的宽度还小10万倍的微小颗粒，在当下的很多产品中都能够看到它的身影——从药物缓释制剂直到高清电视等。这是因为它们能够给材料或者对象增加一些特殊的属性，在工业和科学研究中都能发挥关键的作用。但是由于制造非常麻烦，它们的价格也很贵。
如今，南加州大学（USC）的研究人员们已经研发出一种制造纳米粒子的新方法，据称这种方法可以实现纳米粒子的大规模、自动化流水线生产。

这种方法是由该校Viterbi工程学院的Noah Malmstadt和Dornsife文理学院的 Richard Brutchey开发出来的，目前已经发表在了2016年2月23日的《Nature Communications》上。
那么这项成果的意义何在呢？我们以黄金纳米粒子为例。科学家们已经发现，这种纳米粒子很容易穿透细胞膜，而且不会造成任何伤害——这是一个很难的的特性，因为使用异物对细胞膜的穿透在大多数情况下都会破坏或者杀死细胞。黄金纳米颗粒的这个特性使其成为理想的药物传送装置，可以将药物直接送到健康细胞里，或者将致命剂量的辐射送到癌细胞内部。
然而，如今每毫克黄金纳米粒子的价格大概是80美元左右（取决于纳米粒子的大小）。换句话说也就是每克黄金纳米粒子的价格就高达8万美金，10克就足以在北京买上一栋相当不错的房子了。而普通黄金的价格也就是每克50美元左右。
“它不是因为其黄金原料而昂贵。”Malmstadt说。“而是因为其制备的方式。”常见的制造纳米颗粒工艺需要技术人员在实验室里使用传统的烧瓶和烧杯手工搅拌一大批化学品。
而Brutchey和Malmstadt发明的新技术就是典型的高科技了，他们主要依赖于微流体——这是一种操纵流体的微小液滴通过窄缝通道的技术。

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“为了实现大规模制备，我们必需要从小处着手。”Brutchey 说。
真的很小。研究团队3D打印出了直径仅有250微米的管子，他们认为这是世界上最小的全封闭3D打印管子，要知道，一粒微尘的平均大小也有50微米宽。
然后，研究人员们用四个这样的管子排在一起，做了一个并行的网络，并将两种不相混的液体（如油和水）结合在一起通过这些网络。当两种流体互相掺杂着从开口中出去时，就变成了极小的液滴。每个这样的液滴起到了微尺度化工反应器的作用，在这里材料被混合、纳米粒子被生成。每个微流控管可以制造出数以百万计完全相同的小水滴，并进行同样的反应。

实际上这种系统在过去就有科学家提出过，但是它没有能够放大规模，因为这种并行结构意味着，如果一个管卡住，就会引起周边的连锁反应，整个系统都会被毁掉。
Brutchey 和 Malmstadt通过改变管子自己的几何形状、在管子之间形成连接绕过了这一问题，这样出来的颗粒大小是均匀的，而且系统对压力变化也有了承受能力。
这项工作得到了美国国家自然科学基金会的资助（补助金CMMI 1436872）。

来源：天工社