器官芯片及其应用

微流控芯片是细胞体外培养的重要平台,基于该平台所发展的器官芯片技术更因其能够模拟人体器官的复杂结构及功能而受到重视.本文从不同器官的角度介绍了近年来器官芯片技术在构建人体生理学模型、药物研发及毒理学研究中的应用,并对器官芯片技术的发展前景进行了展望.     

基于流体动力单细胞高效捕获的微流控芯片结构研究进展

单细胞分析对于重大疾病的早期诊断及治疗、药物筛选和生理病理过程的研究具有重要意义。微流控芯片能够精确控制单细胞的微环境,实时监测单细胞的行为,已成为单细胞分析的强大工具。单细胞捕获是单细胞分析的重要步骤。目前已报道了多种微流控芯片用于单细胞捕获的方法,其中基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法具有操作方便、单细胞捕获效率高等优点,受到研究人员的广泛关注及使用。为了全面了解基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法的研究现状,掌握单细胞高效捕获的微流控芯片结构设计,实现单细胞精准快速分析,本文综述了基于流体动力的单细胞高效捕获（>70%）原理及微流控芯片结构,根据结构设计不同分为微井结构、微柱结构和旁路通道结构,介绍了单细胞高效捕获的微流控芯片优化过程,总结了微流控芯片的材质、结构特点及单细胞捕获效率等,对不同单细胞捕获结构的优势及不足进行了分析。最后,对基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法的发展趋势进行了展望。     

基于毛细管电泳及微流控芯片的药物提取分离技术

近年来,在提取分离方面出现了许多新技术和新方法.其中毛细管电泳和微流控芯片技术以其微量、高效、快速等特点,在药物提取分离中已渐显优势.该文对基于毛细管电泳和微流控芯片的两相电泳技术、微流控液液萃取技术、微流控固液萃取技术、微流控过滤式分离技术、微流控膜分离技术在药物分离提取中的应用进行了综述.     

微流控芯片计算机辅助设计、辅助制造方法研究

介绍了一种采用计算机辅助制造中快速成型技术实现微流控芯片快速制作的方法。采用VB二次开发工具(VBA),在计算机辅助设计(CAD)二次开发平台上建立微流控芯片三维CAD立体模型,并通过计算机软件算法对CAD模型进行分层切片,为实现微流控芯片计算机辅助制造提供加工数据。文中针对微流控芯片加工精度要求高的特点,提出了采用位图数据图像格式(BMP)数据格式取代快速成型分层切片中常用的三角面片数据格式(STL),并对具体实现方法进行了详细介绍。     

微流控芯片电泳的研究进展

该文综述了微流控芯片电泳的制备、结构和应用,比较了不同材料微流控芯片电泳的制备机理、表面改性和性能特点,归纳和总结了不同结构微流控芯片电泳的进样、分离和检测系统以及不同类型微流控芯片电泳在荧光物质、金属离子、糖、药物、核酸、DNA、氨基酸、多肽和蛋白质分析中的应用,并对微流控芯片电泳的未来发展方向做了展望.     

基于微流控芯片技术的秀丽隐杆线虫研究进展

秀丽隐杆线虫具有体积小、生命周期短、结构简单和高基因保守性等特点,是生命科学研究领域中的一种重要模式生物。微流控芯片的通道尺寸与线虫大小相匹配,并可实现灵活集成的线虫操控,为线虫研究提供了一种全新的平台。在微流控平台上,线虫长期培养、固定、分选、精确刺激传递和单线虫包裹等单元操作已经实现,并被应用于线虫神经生物学、行为学、衰老及发育、药物筛选等研究中。该文着重介绍近几年基于微流控芯片技术的线虫研究最新进展,并对其应用前景予以展望。     

浓度梯度微流控芯片在药物筛选中的应用

微流控芯片技术作为21世纪极具代表性的微型分析平台技术之一,以其试剂消耗低、分析微型化、可集成化、易于控制、自动化和良好的生物相容性等优点而成为研究热点,在生物、医学、食品和环境等多个领域都有杰出表现,尤其是药物筛选领域。其中备受关注的浓度梯度微流控芯片更是取得了显著成果。本文综述了近年来用于药物筛选的浓度梯度纸基芯片、浓度梯度水凝胶芯片、浓度梯度液滴芯片、浓度梯度聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的研究进展;同时对浓度梯度微流控芯片在单细胞分析、组合药物筛选、三维(3D)细胞培养和细胞微环境模拟等方面的应用及优缺点进行了阐述,并在此基础上对其发展前景进行了展望。     

微流控技术在生命分析化学中的应用进展

微流控分析系统与宏观条件下的分析体系相比,具有样品和试剂消耗小、传质传热效率高、生物相容性较好、高通量并行分析、功能单元集成化、微型化及自动化控制等特点,在分析化学尤其是生命分析化学领域得到了广泛应用。本文以涉及细胞的微流控技术为切入点,主要介绍了近五年来微流控芯片相关技术的发展,如芯片材料与制作技术、表面改性技术和液滴技术等,并简单总结微流控技术在药物筛选和细胞分析等生命分析化学领域的研究应用进展。     

微流控芯片电泳技术在临床检测中的新进展

微流控芯片电泳技术作为一种消耗少、速度快、效率高的分析技术,可同时实现便携化、集成化、高通量,在临床检测中发挥着重要作用。该文综述了近年来微流控芯片电泳技术在临床应用方面的研究进展,主要包括微流控芯片电泳技术在小分子、氨基酸、蛋白质、核酸、细胞等方面的应用近况。同时,介绍了一种崭露头角的基于大管电泳技术的大通道电泳微流控芯片技术,最后对微流控芯片电泳技术实现临床分析进行了展望。     

用于磁珠法核酸提取的微流控芯片及自动化平台

基于磁珠法核酸提取原理,设计并制作出旋转驱动式核酸提取微流控芯片及自动化平台。微流控芯片包括裂解腔、清洗腔以及洗脱腔等结构,步进电机带动微流控芯片旋转,通过电磁铁吸附微流控芯片内的磁珠,实现磁珠在各腔室转移,完成核酸提取和纯化。对芯片表面疏水性、磁力大小、磁珠分散程度以及核酸洗脱时间进行优化。结果表明,当磁力大小为250 N时,可实现磁珠转移;磁铁放置于芯片上方1 mm时,腔室内磁珠分散程度最好。洗脱时间为20 min时,芯片上提取大肠杆菌的核酸浓度较高。微流控芯片与磁珠核酸提取技术相结合提取的核酸样本,可直接应用于后续聚合酶链式反应扩增环节,有利于实现核酸自动提取及扩增的一体化。     

微流控芯片分析及其在酶抑制剂筛选中的应用*

微流控芯片以其消耗少、易于微型化和集成化等优点在酶分析领域占有重要地位。近年来随着新检测技术的不断出现,酶抑制剂筛选芯片的结构也从简单的“混合-反应”和“分离-检测”,变得更加多样化和多功能化。微流控芯片上分子固定化酶、细胞培养等技术的进步为微流控芯片上实现酶抑制剂的高通量和高内涵筛选带来了巨大优势。本文对用于酶分析的微流控芯片的种类和构型进行简介和归纳总结,重点讨论和综述了其在酶抑制剂筛选中的应用及其最新研究进展。     

微流控芯片技术在精细胞研究中的应用

具有多维网络微通道结构的微流控芯片可在微纳尺度上集成细胞进样、培养、分选、裂解和分离检测等多种功能单元,不仅在尺寸上与精细胞匹配,还可为精细胞提供相对封闭的接近生理状态的生长微环境。研究者已利用此系统的层流、微通道特殊几何结构等特点对精子进行了多方面研究。该文对微流控芯片技术在精细胞的培养、分选、胞内成分分析和人工授精中的应用进行了综述,介绍了用于精细胞研究的多种微流控芯片系统,并讨论了精细胞分选的各种方法。     

惯性效应在微流控芯片中的应用

作为一种操控粒子或流体的新技术,基于流体惯性的操控技术已被应用于微流控芯片中粒子的输运、分选、聚焦及试样的混合和反应等操作,而在微尺度惯性效应基础上的惯性微流控芯片由于具有高通量、无需外场介入、低成本、易集成及微型化等众多优点,可用于解决医疗诊断、生化分析、合成化学及环境监测等领域的检测分析和微量操控问题,因此对该技术的机理及应用研究已成为目前微流控技术领域一个重要的研究热点。本文在介绍惯性微流控芯片机理及其研究进展的同时,从惯性聚焦、惯性分选及基于Dean流的微混合器和微流控光学器件等几个方面对惯性微流控芯片的最新应用研究进展进行了较为详细的介绍和分析比较。在此基础上,分析了惯性微流控芯片的局限和未来需要解决的问题。     

近期微流控芯片疾病诊断技术的研究进展

微流控芯片具有液流可控、样品消耗量小、反应速度快、易于集成化等特点,在临床诊断和疾病筛查领域具有广阔的发展前景。本文针对近年来微流控芯片技术在疾病诊断方面的最新研究进展,从疾病标志物检测、细胞筛选和药物代谢研究及疾病诊断微流控芯片装置的发展现状等方面概述其在疾病诊断方面的应用和发展。     

微流控芯片酶分析及其在酶抑制剂筛选中的应用

微流控芯片以其消耗少、易于微型化和集成化等优点在酶分析领域占有重要地位。近年来随着新检测技术的不断出现,酶抑制剂筛选芯片的结构也从简单的"混合-反应"和"分离-检测"变得更加多样化和多功能化。微流控芯片上分子固定化酶、细胞培养等技术的进步为微流控芯片上实现酶抑制剂的高通量和高内涵筛选带来了巨大优势。本文对用于酶分析的微流控芯片的种类和构型进行简介和归纳总结,重点讨论和综述了其在酶抑制剂筛选中的应用及其最新研究进展。     

基于微流控芯片电泳的生物分子间相互作用研究*

用合适的手段表征生物分子的相互作用对于深刻理解生命过程的本质以及进行医药开发都具有重要意义。将微流控芯片和毛细管电泳相结合的微流控芯片电泳技术具有快速、高效、高通量、样品用量少和易于整合等诸多优势。本文对近年来进行生物分子间相互作用结合常数测定以及结合动力学研究的微流控芯片电泳分离模式、分析方法和芯片检测方法分别做了介绍;简单对比了微流控芯片技术和微阵列生物芯片生物分子间相互作用研究技术;最后分析了微流控芯片技术目前的不足,并对其未来的发展进行了展望。     

微流控高通量试样引入技术的研究进展

如何实现外部宏观系统与芯片微观系统之间的衔接一直是微流控芯片分析领域中一个重要的研究课题。本文结合作者所在研究组的工作及成果,介绍了当前微流控高通量试样引入技术的研究进展。其中分别介绍了基于固定储液池、流通池和取样探针3种模式的微流控芯片系统试样引入系统,以及基于毛细管的微流控高通量试样引入系统。此外,还对该领域研究发展的前景进行了展望。     

基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法

基于微流体脉冲驱动控制技术搭建了电化学微流控芯片的制备系统.首先将纳米银墨水和甘油溶液分别微喷射到玻璃基底表面形成微电极图形和微流道液体阳模图形;然后分别进行烧结和聚二甲基硅氧烷(PDMS)模塑工艺制得微电极和微流道;最后将微电极和微流道键合形成电化学微流控芯片.研究了系统参量对液滴产生的影响以及液滴直径和重叠率对液滴成线的影响,制得的微电极最小线宽为45 μm、厚度为2.2 μm、电阻率为5.2 μΩ·cm,制得的微流道最小线宽为35 μm,流道表面光滑.采用制得的电化学微流控芯片进行了葡萄糖浓度的电化学流动检测.结果表明,葡萄糖溶液的浓度与响应电流具有较高的线性关系,可对一定浓度范围内的葡萄糖溶液进行定量检测.基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法具有微喷射精度高、重复性好,制备系统结构简单、成本低廉等优点,可用于生化分析、生物传感器等领域的芯片制备.     

微流控芯片－质谱联用技术在细胞代谢与药物代谢中的研究进展

细胞代谢与药物代谢是新药筛选和研发的关键环节,在推动人类大健康发展进程中具有重要意义。通常情况下,细胞代谢和药物筛选以传统细胞培养测定研究为主,多为静态培养条件,无法很好地模拟体内细胞动态微环境。微流控芯片－质谱联用是近年发展起来的一种新型高通量分析技术。微流控芯片模块可高度模拟细胞体内动态微环境,与质谱联用可实时在线检测样品物质,具有高效、快速、简便、样品和试剂消耗低等特点,广泛应用于细胞代谢和药物代谢分析,有利于加速药物筛选研发进程。该文重点综述了微流控芯片－质谱联用技术及其在细胞代谢和药物代谢方面的应用概况,并对目前存在的局限性进行了讨论和展望,以期为微流控芯片－质谱联用技术在新药研发与细胞分析领域的发展提供参考。     

微流控芯片上细胞培养与分析方法研究进展

微流控芯片以其强大的微流体和微小物质控制能力成为研究单细胞、细胞群落乃至生物组织的重要手段。在本篇综述中,我们将以微流控芯片上细胞体外培养模型的建立为主,对近几年来重要的研究工作加以评述,全面地介绍微流控技术在细胞生命科学研究中应用的优势和未来发展方向,具体包括微流控芯片的细胞操控能力、细胞培养微环境的构建以及芯片联用检测手段,希望为从事这一领域研究工作的读者提供一些新的思路。