体外实时监测细胞行为的新方法-压电细胞芯片(PCC)

压电细胞芯片（Piezoelectric cell-based chip，PCC）是以压电生物芯片检测技术为基础，结合体外细胞培养技术，将生活细胞作为研究对象或敏感元件，构建出的一种能实时动态监测细胞行为的多参数检测体系。该技术通过检测细胞生长过程中的△f、△Z、△D等多种参数，反映细胞生长代谢的基本功能信息。文中介绍了PCC的原理、操作方法、结果与讨论等，并对其发展方向和应用进行了展望。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上，在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述，重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

嗅觉和味觉电生理及其芯片技术的研究进展

评述了当前国际上嗅觉和味觉组织、细胞电生理及其芯片技术的研究状况。介绍了细胞胞内记录技术在嗅觉和味觉的电生理研究中应用，分析该技术在实现组织一细胞以及胞间信号传导过程的实时动态检测中面临的问题。在此基础上，进一步介绍细胞阵列和单细胞芯片技术的特点及目前的发展，指出了芯片技术应用于嗅觉和味觉组织的发展前景。最后结合我们的工作，提出嗅觉和味觉细胞芯片的研究和发展方向。     

基于细胞三维受控组装技术的细胞芯片构建

如何将细胞准确装配于细胞芯片的设计位置,是制约细胞芯片向组织和生理系统细胞芯片方向发展的关键问题之一。本研究用细胞组装技术将细胞装配到细胞芯片的设计位置并检测的理论和方法。首先设计构建了含多组传感器阵列的细胞芯片;选取输送和固定细胞的明胶-海藻酸钠复合水凝胶材料,探讨用细胞组装技术在芯片上精确装配细胞的方法;测试复合材料和多种电解溶液对电阻抗的影响,并用芯片对细胞增殖进行检测。结果显示:复合材料能输送并将细胞固定在芯片上超过4周;细胞组装技术可精确将细胞装配到指定传感器,组装的细胞/材料微丝直径100～120μm。复合材料对芯片基础电阻抗影响小,在大于103Hz的高频段,基础阻抗为小于102.6Ω;PBS和DMEM溶液在103.5～105Hz高频段可替代氰铁化钾溶液作为电解液;芯片上的传感器在103.5Hz可准确测出Hela细胞增殖引起的电阻抗变化。研究证明了用细胞组装技术构建复杂细胞芯片的可行性。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上,在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述,重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

多功能细胞传感器集成芯片的设计及实验研究

为了实现对细胞的生长凋亡等状态和电兴奋细胞的胞外电场及胞外离子代谢的同步检测,本研究提出了将具有对应功能的叉指电极(IDE)、微电极阵列(MEA)、光寻址电位传感器(LAPS)集成在单片硅基底上,设计了细胞多功能检测的集成芯片。在集成芯片的设计上,各功能模块采用多通道布局,并且优化了电极尺寸、电极间排布、电极表面特性处理等方面的设计,以减少电极之间干扰并提高性能。在加工方面利用SiO2层同时作为MEA、IDE的绝缘层和LAPS的保护层,采用微加工技术将三种传感器融合加工于同一硅基底上。器件的评估结果显示,3种传感器的性能和相应的单独设计芯片性能相近,且满足生物相容性的要求。本集成芯片成功弥补了传统细胞传感器检测参数单一的缺陷,建立了细胞多生理参数检测的细胞传感器平台。     

微电极阵列细胞传感器芯片技术的研究进展

综述了目前国际上基于微电极阵列技术的细胞传感器芯片的研究状况。介绍了微电极阵列的工艺设计、界面模型以及在细胞电生理研究中的应用,同时分析了细胞胞外记录技术在实现组织-细胞以及细胞间信号传导过程的实时动态检测的特点和目前存在的问题。在此基础上,介绍了单细胞以及细胞传感器网络芯片技术的发展。最后,提出微电极阵列细胞传感器研究的发展方向。     

流式细胞分选仪研究进展与展望

流式细胞技术一直是生物细胞研究的重要手段，近年来流式细胞分选仪在细胞富集、筛选后再利用等方面的应用使得对能够满足高通量、高细胞信息提取、高细胞活性要求的流式细胞分选仪的需求增加。本文阐述基于光学探测方法的流式细胞分选仪结构、工作原理及其发展现状出发；提出在光学流式细胞分选仪研究领域出现无标记化和微流控芯片化两种新的发展趋势。在两种发展趋势下，无标记成像方法、微流控片上分选系统和片上压电致动器集成分选等新兴技术越来越多地应用到光学流式细胞分选仪的研发设计中，本文从技术特性、性能优势、应用前景等方面对这些技术的研究进展以及面临的挑战进行了总结和展望，供流式细胞分选技术的使用者及研究者参考。     

生物芯片技术与病理学发展

生物芯片技术是 80年代发展起来的一门新兴技术。它可以将成千上万乃至几十万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上 ,对基因、抗原活体细胞和组织等进行测试分析。近年来 ,以ＤＮＡ芯片为代表的生物芯片 (ｂｉｏｃｈｉｐ)技术得到了迅猛发展 ,目前已有多种芯片出现 ,以ＤＮＡ微阵列芯片、毛细管电泳、蛋白芯片和组织芯片为其代表[1] 。ＤＮＡ芯片技术能够用来分析基因组范畴的基因突变及表达变化 ,是在分子水平研究病理学的新途径。ＤＮＡ芯片一般包括ｃＤＮＡ芯片和寡聚核苷酸芯片 2种。ｃＤＮＡ芯片是由ｃＤＮＡ片段按矩阵方式固…     

基于细胞3D打印技术的肿瘤药物筛选细胞芯片研究

现有的药物筛选评价技术中,动物筛选模型存在种属差异和周期长等缺点,高通量筛选和细胞筛选模型则与体内环境差异大,药物筛选准确率低。细胞3D打印技术为在体外构建仿真的组织器官模型提供了可能,当其与细胞芯片技术结合则为体外构建高效准确的药物筛选模型提供了新的技术空间。本研究构建了含有多个叉指电极（IDEs）阵列的细胞芯片,用细胞3D打印技术在芯片上组装了卵巢癌细胞HO-8910和人肝间充质干细胞HMSC-H组织模型,并通过对组织模型内细胞阻抗变化的检测,反映细胞生长、贴附、增殖、凋亡的过程及药物对细胞活性的影响等,最终基于该模型检测了抗癌药物顺铂和环磷酰胺对肿瘤细胞的杀伤和肝毒性。结果显示：支架微丝直径和孔径约为200～300 μm,肿瘤细胞和肝细胞在三维结构里生长良好;DMEM作为电解液,芯片在10.4 Hz可准确检测到三维结构中细胞增殖引起的阻抗变化,20 h后阻抗升高69.6%;基于该筛选模型,能同步检测到药物的抗肿瘤作用和肝毒性,并筛选出需要肝的二次代谢产物才能产生抗肿瘤性的药物环磷酰胺。     

基于DM642的嵌入式实时细胞显微分析系统的设计

一种基于数字信号处理器(DSP)TMS320DM642的嵌入式实时细胞显微分析系统,采用高分辨率的CMOS图像传感器,经不同倍数的光学放大透镜,可以实现对血液细胞形态图像的采集.DSP对采集的数据进行处理,通过系统的薄膜液晶显示器(TFT LCD)实时地显示图像及数据处理的结果.本系统克服了目前实验室使用的显微镜装配数码相机对细胞成像的设备庞大、价格昂贵等缺点.本系统结构紧凑,配合微流控芯片系统,可以实现微流控芯片上细胞形态的实时检测,充分发挥了微流控芯片系统检验方便、快捷等优点.     

白血病免疫分型诊断技术的进展

白血病是造血系统的恶性疾病,俗称“血癌”,是国内十大高发恶性肿瘤之一.目前,免疫分型已是当今白血病诊断分型、预后判断和残留病检测的一个有力手段.免疫分型诊断的主要方法有免疫细胞化学技术、流式细胞术、细胞芯片技术,也有个别学者在尝试压电免疫传感器.临床上仍以流式细胞术(FCM)方法为主,目前一次最多能检测到15种抗原,且昂贵.而细胞免疫芯片检测技术,一次可以检测数十种乃至上百种细胞抗原,如能应用于临床,将是一种方便,快速,简单,经济实用的白血病免疫分型检测手段.     

3D打印器官芯片研究进展

器官芯片是一种将生物体活细胞植入精准设计的微流体芯片内,可特定再现生物体组织器官功能的仿生的微生理系统,在疾病模拟、毒性检测、新药研发、精准医疗等许多方面具有独特应用前景。3D生物打印技术与器官芯片技术相结合制作3D打印器官芯片,可实现芯片制造工艺的简易化和低成本化,同时满足对复杂异质三维微环境的精细需求。综述3D打印器官芯片在打印方式、打印墨水等方面的研究进展,阐述其最新生物医学应用,总结器官芯片结构和功能单元的打印方式和打印墨水,探讨基于现有打印工艺实现器官芯片一体化制造的潜在可行性,概述3D打印器官芯片技术在心、肝、肺、肾、神经、肿瘤等组织和器官结构和功能仿生方面的最新进展,最后展望3D打印器官芯片技术领域的发展趋势和有待解决的关键问题。     

微流体器官芯片研究进展

微流体技术是指通过操控亚毫米尺度的流体,从而实现流体精确控制的技术。近年来,利用微流体技术,实现了器官芯片的构建。器官芯片是指具有生理功能的微模型,在连续灌注的微米级腔室中培养活细胞,以模拟组织和器官的生理功能。由于具有生理功能的器官芯片具有功能明确、微环境可控、测量信息丰富、实验试剂消耗量小、成本低、有望实现自动化和高通量等众多优点,在药物开发领域具有巨大的应用前景,有望解决药物开发中细胞培养和动物实验中的瓶颈问题,近年来引起学术界的极大关注。目前为止,虽然器官芯片还是很年轻的行业,但是研究人员已开发了部分微流体器官芯片,并探索其潜在的应用可能,包括药物靶点优化、药物筛选和毒性试验、生物标志物鉴定等。分析近年来利用微流控技术制造的器官芯片所取得的进展,以及这些结果对临床研究的意义。     

基于微流控芯片的姜黄素诱导MCF-7细胞凋亡的研究

目的探讨应用微流控芯片实现高内涵药物筛选（high content screening,HCS）的可行性。方法本文将微流控芯片技术与HCS技术相结合,通过自行设计、制作聚二甲基硅氧烷（polydimelhylsiloxane,PDMS）-玻璃微流控芯片,并在芯片上实现人乳腺癌MCF-7细胞培养、脂质体转染、药物姜黄素刺激等操作,最后通过显微成像技术进行检测。结果姜黄素可以诱导MCF-7细胞凋亡,并呈浓度依赖性,同时获得了细胞在凋亡过程中一些生物信息的改变：随着姜黄素浓度的增加,细胞凋亡比例、EndoG—GFP重定位比例增大,膜通透性增加,细胞核固缩变小。结论上述微流控芯片可以为HCS技术提供良好的研究平台。     

神经芯片：从神经元到脑研究的新技术

神经芯片技术是一种将神经元或脑组织与场效应晶体管技术结合起来研究神经元电活动和大脑学习记忆等高级功能的新技术。该技术具有无损伤检测及长时程记录的优点，是研究活体培育的神经元或神经元集群在不同外加刺激下的动力学过程的好方法，也是研究神经发育及神经损伤修复的强有力的工具。从其原理、结构、信号检测和脑片硅芯片技术等几个方面介绍神经芯片技术的最新研究进展。     

组织芯片研究领域中的几个问题

自 1998年Ｋｏｎｏｎｅｎ等[1] 报道组织微阵列技术 (ｔｉｓｓｕｅｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ) ,也称组织芯片 (ｔｉｓｓｕｅｃｈｉｐ)技术以来 ,组织芯片作为不同于基因芯片和蛋白芯片的一种新型生物芯片 ,成为生物芯片研究领域新的热点。目前 ,组织芯片作为生命科学中进行原位组织学研究的重要技术已经引起重视 ,并逐渐成为分子病理学家和病理解剖学家最为看好的重要研究工具之一 ,除广泛应用于肿瘤病理学研究的各个方面[2 ] ,还可用于肿瘤特异性基因的筛选和功能基因组学的研究 ,正戏剧性地改变着我们进行各种疾病的研究方式[3] 。组织芯片…     

生物芯片技术在生命科学基础研究中的作用

所谓生物芯片（Ｂｉｏｃｈｉｐ）即应用于生命科学和医学领域中作用类似于电子芯片的器件。它可以对生物分子进行快速并行处理，把生命科学中许多不连续的过程如样品制备、化学反应和结果检测等步骤移植到芯片上并使其连续化和微型化。其突出特点是信息量大，处理速度快。正是由于这些特点，使得生物芯片有着非常广阔的应用前景。它的应用范围涉及生命科学基础研究、疾病诊断和治疗、药物筛选和新药开发、食品卫生监督、司法鉴定、国防、航天航空等领域。生物芯片作为一种操作平台，人们利用它可以开展许多工作，这和计算机中的Ｗｉｎｄｏｗ…     

抗体芯片的应用进展

抗体芯片作为蛋白芯片的一种,具有微型化、集成化、高通量化的特点,可以用于检测某一特定的生理或病理过程相关蛋白的表达丰度,目前主要用于信号转导、蛋白质组学、肿瘤及其他疾病的相关研究。本文就抗体芯片的原理、基本技术环节、检测内容、应用领域及存在的问题等方面进行综述。     

神经芯片研究新进展：微接触印刷将神经元和硅片融为一体

神经芯片是一种利用微电极阵列实现神经细胞与电子器件信息传导的生物芯片,是人工神经代偿器件的接口.它通过把活的神经元和硅电路有机地连接在一起.实现对细胞无损伤的长时程记录,并且可以施加人为刺激.目前这一领域的关键问题在于如何使神经细胞在芯片上按照电极点的位置黏附生长,建立通讯联系并提高芯片材料的信噪比.利用微加工工艺有望达到这一目的 .微接触印刷技术在其中应用最为广泛.它应用聚二甲基硅氧烷为印章,以生物大分子或有机聚合物为"墨水",把主模板上的精细图案转印到硅片材料上,从而实现对材料表面黏附底物的改性和结构的微加工.本综述简要介绍了神经芯片的研究进展,详细阐述了微接触印刷技术的研究现状,并且初步探讨了这一工艺在神经芯片领域中的最新应用.