微流控芯片技术在免疫分析中的应用

微流控芯片已广泛用于生物医学、高通量药物合成筛选、环境监测和生物战剂侦检等领域,本文就微流控芯片在免疫分析中的应用做一综述。1微流控芯片技术分析概述微流控芯片技术是通过微细加工技术在芯片上构建由储液池、微反应室、微管道等微功能元件构成的微流路系统,加载生物样品和反应液后,在压力泵或者电场作用下形成微流路,于芯片上进行一种或连续多种的反应,达到对样品高通量快速分析的目的。微流控芯片技术由于具有高度集成性,可在一张芯片上完成采样、稀释、加试剂、反应、分离和检测等多种功能,又被称为微型全分析系统(micro total a…     

微流控免疫分析芯片的研究进展

在最近十几年中,微流控芯片技术得到了迅速发展,它可以提高分析速度、增加分析效率、减少样本和试剂的消耗。我们对微流控免疫分析芯片的设计、制作以及应用进行了综述。     

微流控芯片免疫分析方法的研究进展

微流控芯片技术是利用微通道精确控制和处理微尺度流体，从而在微芯片上实现进样、稀释、混合、反应、检测等多种功能，其最突出的优点是只需少量标本或生物样品，便可高效快速地完成各种微分析检测，并具有高灵敏度、高通量、低成本和设备微型化的优势[1]。近年来微流控芯片技术发展迅速，在分析领域有着广泛的应用。鉴于微流控芯片具有在微小尺度下同时完成大样本量并行操作等优势，将微流控芯片技术与免疫分析结合，是近些年新发展起来的一项技术，大大改善了传统免疫分析性能。本文将从微流控免疫分析的芯片制作、类型和多元免疫分析等多个方面介绍微流控芯片免疫分析方法的研究进展。     

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.     

微芯片技术能更快更准确地检测流感

据Cao Q 2012年3月2213[PLoS ONE，2012，7（3）：e33176]报道，波士顿大学生物医学工程系医学研究人员研制成功显微镜载片大小的一次性微流控芯片，该芯片本质上使得RT—PCR检测微型化、简单化，该芯片检测技术被认为是流感检测的金标准、出结果更快、结果更准确。它代替现使用的以实验室为基础的、价格昂贵的、费时诊断测试。     

微流控技术在抗感染免疫研究中的应用

抗感染免疫是机体免疫系统抵抗病原体感染的第一道免疫防线, 涉及多种免疫细胞活化、迁移及病原体清除过程。因此, 免疫细胞行为及病原体检测就成为疾病诊断和预测的重要指标。近年来, 基于微流控芯片开发的多种免疫细胞行为检测技术, 以及细菌生长和药物筛查方法, 因具有微型化、高通量、高敏感度、快速分析及低消耗等优势, 已经在生物学、药理学及临床疾病研究和诊断中广泛使用。因此, 本文对微流控技术在固有免疫细胞迁移、细胞核变形、致病菌及病毒快速检测等抗感染免疫研究中的应用进行综述, 希望能进一步推动微流控技术在抗感染免疫研究和临床诊断中的应用发展。     

微流控浓度梯度芯片的开发与生物化学应用研究

在生物化学分析中系统研究样本与不同浓度组分间的相互作用是至关重要的。微流控芯片技术能够在微米级的通道内完成精确的液体控制，近年来被普遍应用于生物化学分析领域。微流控浓度梯度芯片是一种能够快速构建稳定生物化学浓度梯度的工具，能够与大多数细胞培养、化学分析等技术相结合，为传统的生化分析提供新平台。本文综述微流控浓度梯度芯片的形成机制及其在生物化学等领域的应用，为拓宽浓度梯度相关应用研究提供新思路。     

用于数字等温扩增系统的荧光图像分析技术

基于微流控芯片的数字等温扩增技术作为一种新型分子检测技术，可以通过对采集到的荧光图像进行特定的图像处理，以实现对待测目标的绝对定量分析。本研究利用本课题组研制的数字微流控芯片所采集到的荧光图像为分析对象，并结合实际应用环境，开发出配套的软件分析系统。该系统中的荧光图像处理分析部分具备图像拼接、图像倾斜校正、目标区域的截取、图像分割以及荧光亮点计数等功能。该系统能很好地满足核酸分子数检测的需求，并具有良好的人机交互性能。结果表明该系统的分析结果与Image J图像处理软件的统计结果不仅具有一致性，而且能够对检测到的结果实现自动化的计算分析，这为该款软件分析系统的广泛应用奠定了坚实的基础。     

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。     

一种高通量测量单细胞弹性模量的微流控芯片

目的设计微流控芯片以便高效简便地捕获大量单细胞并测量其弹性模量。方法根据流体力学原理,设计微流控阵列及其单细胞捕获单元的通道结构和几何尺寸。培养海拉细胞,制作微流控芯片实物,并采用该芯片进行单细胞捕获实验。采用COMSOL软件对作用在被捕获细胞上的剪切力和压差进行有限元仿真。根据作用在被捕获细胞两侧的压差值和细胞在捕获通道中的伸长长度,计算出细胞的弹性模量。结果所设计的微流控芯片能有效地捕获大量单细胞;计算的单细胞弹性模量为780.7Pa±100.5Pa,与文献中报道的763Pa±93Pa接近。结论本文所提出的微流控芯片可高效捕获单细胞并测量单细胞力学特性。     

仿生微流控肝芯片研究进展

仿生微流控器官芯片是生物医药研究领域的一个前沿热点,它在微型芯片上建立起模拟人体器官的微组织,并带有高通量检测功能,在药物研发与毒性评价中具有重要的应用前景。肝脏是人体的代谢中枢,易于受到化合物毒害,其肝毒性是药物毒性评价中的重要指标。近年来,有关仿生微流控肝芯片的研究有大量的研究成果。概括和总结这种芯片的基本设计理念、微通道灌流方式、细胞体系,并讨论其主要应用前景和未来的发展趋势。     

微流控脓毒症患者中性粒细胞惯性无标记分选及趋化性研究

脓毒症患者中性粒细胞（PMN）的趋化迁移能力减弱,导致细菌清除率下降,加速了脓毒症病程的发展。对脓毒症患者PMN的趋化性进行量化,有助于表征脓毒症患者的免疫健康状况。微流控芯片具有试剂消耗低、近生理环境、迁移过程可视化等优点,被广泛用于细胞趋化性分析。目前,采用微流控芯片进行PMN趋化性的研究,主要受限于细胞分离操作繁琐和微流控芯片通量低。本文首先设计了一款惯性细胞分选芯片,利用白细胞（主要包括粒细胞、淋巴细胞和单核细胞）和红细胞在螺旋微通道中运动时,会受到不同大小惯性力和迪恩阻力的作用,而移动至螺旋微通道的不同位置聚焦这一基本原理,实现两大类细胞无标记分离。随后,本文设计了多通道细胞迁移芯片,构建了微流控PMN惯性无标记分选及趋化性分析平台,惯性细胞分选芯片分离出白细胞群后注入多通道细胞迁移芯片,可在15 min内完成PMN对趋化肽（fMLP）的趋化性测试。其余细胞,如单核细胞运动缓慢、淋巴细胞需要预先激活与增殖培养,而不会发生明显趋化迁移现象。本研究招募的脓毒症患者（n=6）和健康志愿者（n=3）测试结果表明,脓毒症患者PMN的趋化性指数（CI）和迁移速度（v）明显弱于健康志愿者。...     

微流控法去除低温保护剂对卵母细胞发育的影响

为了减小低温保护剂去除过程对卵母细胞造成的渗透损伤和毒性损伤,本文利用微流控芯片对猪二次减数分裂中期(MⅡ-stage)卵母细胞低温保护剂的去除方案进行了优化研究。首先分析了微流控去除方法中去除时间、去除液成分及浓度对卵母细胞存活率及体外发育情况的影响,然后将微流控去除方法与传统的一步法、两步法进行了比较。研究结果表明,微流控法中去除总时间为8 min时,卵母细胞存活率(95.99%±4.64%)及桑椹胚率(74.17%±1.18%)与新鲜细胞(98.53%±2.94%;78.22%±1.34%)相比,差异无统计学意义;1 mol/L蔗糖去除液最有利于卵母细胞低温保护剂去除后的存活及体外发育;微流控法去除低温保护剂后,卵母细胞的存活率、体外发育情况等,均好于传统去除方法。本文研究结果提示,以微流控法去除低温保护剂可减小对卵母细胞的损伤,从而可能进一步提高卵母细胞的低温保存效果。     

微流控法低温保护剂添加及去除线型优化研究

在卵母细胞低温保存过程中,低温保护剂的添加与去除是必不可少的步骤。近年来微流控芯片被用于低温保护剂的添加及去除,而不同线型添加和去除低温保护剂会影响卵母细胞存活率及体外发育情况。利用以微流控芯片为中心的微混合系统,分别设计线性加载和去除保护剂的方案,并以分段线性衍生出凸型、凹型保护剂加载和去除方案,最终用上述方案共组合出9种添加-去除联用方案,研究不同线型添加-去除保护剂对卵母细胞存活率及体外发育情况的影响。结果表明:凹型添加-凸型去除联用方案下,猪MII期卵母细胞的存活率及桑椹胚率达到97.22%、46.03%,均显著优于其他添加-去除方法(P<0.05);低温保护剂添加及去除过程中,连续性添加及去除方案间具有一定的匹配关系,这将为优化微流控法连续性添加-去除低温保护剂方案提供新思路。     

分子生物芯片分析技术及其应用

分子生物芯片分析是90年代初发展起来的一门新型技术, 已被美国科学促进会列为1998年自然科学领域十大科学进展之一[1]. 分子生物芯片分析利用核酸杂交原理检测未知分子, 其作用类似于计算机的芯片, 应用于生命科学和医学领域. 分子生物芯片的大小如同指甲, 表面可以装载几万甚至几十万个生命信息, 这些生命信息有序地微点阵排列于一定位置, 以用于基因、抗原、抗体、细胞或组织等的分析. 由于生命科学的飞速发展, 迫切需要一种高速灵敏的检测手段来了解生命体细胞内的变化情况. 分子生物芯片分析是其非常适合的工具, 它的问世给科学家打开了一扇了解生物体奥秘的新窗户, 加速了人类基因组计划的实施和飞速发展, 生物芯片分析发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个化学分析过程集成化为缩微芯片实验室(laboratory on a chip).当前研究和应用最多的分子生物芯片分析是DNA生物芯片分析. 　　分子生物芯片分析和常规DNA序列分析比较具有许多优点[2], 例如, 人类约有10万个基因, 30亿左右碱基对[3], 要搞清它的序列, 尚需百万页的巨著, 对其他生物基因的测序解密仍需大量人力、物力和时间, 而分子生物芯片体积小、重量轻、携带方便, 分子生物芯片分析无污染、自动化、需样量少、节省试剂、能准确快速地分离大量遗传信息. 它给生命科学研究、疾病诊断、治疗、新药开发、法医鉴定和食品研究带来不可估量的影响. 本文对分子生物芯片分析技术及其应用作一简要概述. 　　1 分子生物芯片分析 　　分子生物芯片分析一般包括芯片制作、样品制备、杂交反应和结果分析等过程. 　　1.1 分子生物芯片制作 　　分子生物芯片的制作依赖于微电子工业中的微细加工工艺, 即在芯片固相载体(玻璃片、硅片或尼龙片等)加工出各种微细结构, 根据需要再用生化手段进行表面处理 , 然后应用. 典型的生物芯片制作方法有4种[4-6]: (1)光引导原位合成法, 由Affymetrix公司开发; (2)化学喷射法, 由Incyte Pharmaceutical公司开发; (3)接触或点涂法, 由斯坦福大学研制;(4)在一压电喷头上分别装有A、T、G、C核苷, 使其在芯片并行合成DNA探针. 现有的DNA芯片有两类: (1)寡核苷酸点阵芯片, (2)cDNA点阵芯片.     

动态三维组织培养系统驱动方法的研究现状

文题释义：动态三维培养：是一种高度仿生的体外模型培养方式,通过三维培养可以重建体内复杂微环境的模型来克服传统体外模型的局限性;动态培养下的培养基流动可以为细胞和组织提供各种生物力学刺激,这种生物力学刺激是细胞和组织分化和各种生理过程中的重要因素。 微流控技术：是一门在微流道(100 nm-100 μm)中操纵微量(10^-9-10^-18 L)流体的微系统技术,可以用于生成和精确调节流体流动和时空梯度,以及通过可控制的方式向细胞提供营养和其他化学信号。其中,微流控驱动方法可以用来控制和调节微流道内流体的流动方式,常见的微流控驱动方法有表面张力泵、渗透泵、重力泵、注射泵和蠕动泵。  摘要背景：相比于动物模型,体外模型因其实验周期短、成本低、种属差异小等优点在毒理学、病理学和药学研究中被广泛使用。目前,动态三维组织培养模式是体外模型的重要发展趋势,而借助于微流控技术中驱动液体方式可实现体外模型的动态三维培养。 目的：简述微流控领域中的微流体驱动方法和各自的优缺点,以及不同驱动方法在不同组织培养需求中的应用。 方法：应用计算机检索CNKI、Web of Science数据库中与动态三维组织培养及微流控驱动方法实现细胞或组织动态培养的相关文献,检索中、英文关键词为“Microfluidic;Micropump;Organ-on-Chip;Three-dimensional tissue culture;微流控技术;微泵;器官芯片;三维动态组织培养”。结果与结论：微流控驱动方法主要分被动驱动与主动驱动,被动驱动包括表面张力泵、渗透泵、重力泵,主动驱动包括注射泵、蠕动泵,每种驱动方法均有其优缺点。对于动态三维组织培养系统中需要实现培养基流速的精准控制,可以优先考虑注射泵和阀门式蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现培养基的闭环流动,可优先考虑重力泵和蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现实验过程中的无菌环境,可优先考虑表面张力泵、重力泵和气动式蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现高通量培养,可优先考虑表面张力泵、重力泵和气动式蠕动泵。 ORCID: 0000-0002-0807-4288(杨勇) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

微流控蛋白印迹杂交与传统Western blot对目的蛋白的检测效果比较

目的借助微流控蛋白印迹实验实现对目的蛋白省时、省力和省试剂的定性以及相对定量分析。方法选取O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)蛋白为目的蛋白,选用高表达MGMT蛋白的MCF7细胞为细胞模型,用传统蛋白印迹杂交和纸芯片蛋白印迹杂交实验法对经过药物MGMT阻断剂(lomeguatrib)处理后MCF7细胞的MGMT蛋白表达量做定性以及相对定量分析。结果纸芯片蛋白印迹杂交可以成功进行MGMT的定性、相对定量分析,而且上样检测量可低至10~25 pg。这相比于传统Western blot的上样检测蛋白检测限1~5 ng,提高了3个数量级。整个操作流程只需要1 h,所用试剂量少,实验成本更低。而且,纸芯片的多通道构造可以实现如同反向蛋白杂交分析(RPPA)一样的,对组织蛋白表达量进行高通量的系统检测。结论微流控蛋白印迹杂交相较于传统Western blot可以检测到更微量级的蛋白,节省试剂和样品,省时和省力,并可进行高通量的定性以及相对定量分析。     

荧光编码微球的制备研究进展

悬浮芯片技术是近年来兴起的高通量生物检测技术,在生命科学研究及临床诊断等领域具有广泛应用。作为悬浮芯片技术的检测载体,荧光编码微球的研究已取得一系列进展。首先对悬浮芯片技术的检测原理及应用进行简单介绍,重点对荧光编码微球的制备方法进行总结,包括有机溶剂溶胀法、层层自组装法、包埋法、微流控技术、膜乳化法等,最后对荧光编码微球未来的发展趋势进行探讨。     

基于微流控芯片模拟体内受精及早期胚胎发育环境的输卵管模型构建

文题释义： 微流控芯片：又被称作芯片实验室,是将传统的化学技术和生物技术结合,并将所有基本操作单元微缩集成在一块芯片上以自动完成全过程的一项新技术,它在生物、化学、医学等领域都有巨大潜力,目前广泛运用于各行各业。 输卵管：女性生殖系统的重要组成部分,体内受精及早期胚胎培养的场所,胚胎在输卵管壶腹部和峡部交界处完成受精过程后,在流动的输卵管液、摆动的输卵管上皮细胞纤毛、收缩的输卵管肌肉等的共同作用下移动至宫腔进行着床,另外输卵管上皮细胞会分泌各种细胞因子辅助胚胎的发育,对胚胎的发育和着床过程非常重要。 背景：胚胎受精和早期胚胎培养是辅助生殖技术中重要的一部分,然而近几十年来胚胎培养技术却基本没有更新,因此胚胎受精和早期胚胎培养的条件成为了限制辅助生殖技术发展的一个瓶颈。 目的：构建基于微流控芯片来模拟体内受精及早期胚胎发育环境的仿真输卵管模型。 方法：采用软光刻法制作微流控芯片,使芯片微通道在形状上符合输卵管的解剖结构;组织消化贴壁法进行小鼠输卵管原代上皮细胞的培养和提纯;用角蛋白免疫荧光法对提纯后的小鼠输卵管原代上皮细胞进行鉴定,并将鉴定后的上皮细胞种植在微流控芯片通道内壁上以模拟输卵管生化环境;将芯片接入自动换液装置以模拟输卵管液流环境。 结果与结论：①这款输卵管模型呈圆柱状,长度为2 cm,直径为1 cm,在形状上与体内输卵管峡部的解剖学特征比较相符合;②角蛋白免疫荧光结果为阳性,提示组织消化贴壁法可分离培养出小鼠输卵管原代上皮细胞;③提纯后的小鼠输卵管原代上皮细胞种植在模型内壁,为胚胎的受精和早期培养提供了与体内微环境类似的生化环境。微流控芯片接入自动换液装置后,通道内的代谢废物能被及时带走,新的营养物质得以补充,实现了对输卵管真实流体环境的模拟;④研究将微流控芯片应用于辅助生殖技术,通过模拟体内受精及早期胚胎发育环境,实现了输卵管解剖学和生化环境的的重建,构建了以输卵管为模型的器官芯片,为进一步改善辅助生殖技术和提高受精率和优胚率奠定基础。 ORCID: 0000-0002-8168-8999(汪萌) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

循环肿瘤细胞检测仪的结构设计与功能分析

为了满足患者对于高质量精准诊疗服务的需求,实现智能化、高通量、高检出率的无创早期筛查,研发一台基于微流控技术的循环肿瘤细胞（CTCs）检测仪。仪器提供高度集成和自动化微流控芯片,采用精准高效的荧光检测系统进行单细胞水平的CTCs检测,并通过检测系统进行程序化检测。仪器可对病人血液中的CTCs进行分离、富集和检测。将人体外周血液样本通过微流控分选芯片得到CTCs富集液,再通过微流控检测芯片和光路检测系统由上位机计数得到血液样本中CTCs的数量。使用裂解红细胞后的模拟血液样本进行了6次实验,在达到0.2 mL/h的最佳流速时, CTCs平均检出率能够达到75.9%以上,组内相关系数大于0.8,证明了该仪器具有较高的检出率和良好的可靠性,可为相关领域的技术突破提供良好的研究设施。