基于微流体芯片用于单个DNA分子检测的共焦激光诱发荧光系统

微流体分析中常用的荧光检测是一种模拟方式的测量,并且通常情况下测量信号的强度会随着分析物采样量的减少而减弱。本文构建了一种共焦光学系统的激光诱发荧光单分子检测仪器,可以进行单个脱氧核糖核酸分子的数字化测量,采用这种仪器检测可不依赖于样品的多少;对诱发激光的功率大小进行了优化,当诱发激光的功率为1 mW时信噪比最高,可达30;对用于制造微流体芯片的几种不同高分子基片材料也做了检验和比较,其中环烯烃共聚物具有极低的自发荧光背景,这对光子簇的识别非常有利,实验结果表明环烯烃共聚物是制造单分子检测微流体芯片的首选材料;这种单分子检测仪器能够对流经微流体通道的单个脱氧核糖核酸分子进行数字式甄别,其动态检测范围上至25 pmol/L,下至单个分子水平。本研究中对单分子检测实验所涉及的一些方面进行了考虑,这为单分子测量在更大范围内生物分析上更多的实际应用提供了依据。     

一种用于数字PCR的微流控芯片的设计、制作和性能验证

为了获得可大批量制作并用于数字PCR技术的低成本的微流控芯片,采用注塑工艺制作了一种新型的微滴式数字PCR芯片。芯片材料为具有良好光学性能的环烯烃共聚物(COC),通道结构采用十字交叉型设计。将数字PCR试剂通过COC芯片可以产生直径为40μm的微滴(体积为16.75μL),通过在光学检测平台对比COC芯片和PDMS芯片生成的微滴的脉宽CV值和荧光CV值,证明了COC芯片具有良好的液滴生成效果;通过对人体EGFR基因质粒的绝对定量能力实验结果,表明芯片在101~106copies/μL范围内与DNA理论浓度具有很好的相关性。     

一种船舶生活污水检测芯片的设计及优化

根据激光诱导荧光检测机理设计一种基于嵌入式光纤微流体检测芯片,结合船舶生活污水中致病菌及嵌入式光纤尺寸特性确定芯片尺寸。根据驱动聚集理论分析得出影响检测芯片聚集效果的三个因素,并利用FLUENT仿真软件对理论分析得到的影响因素进行仿真。对检测芯片聚集效果进行实验,结合荧光检测光纤尺寸特性得出检测芯片的最佳尺寸,可为实现大肠杆菌的快速检测提供有力的技术支持。     

基于微流体芯片的准分子激光微加工技术的研究进展

微流体芯片作为一种新型的生物芯片被广泛应用在生命科学等领域,而准分子激光在生物芯片加工过程中有着快速、可控和高效的特点,正逐渐应用于微流体芯片的制造,并有着广阔的发展前景。简要介绍了微流体芯片的技术特点,重点介绍了近年来国外基于微流体芯片制作的准分子激光微加工技术的研究进展和应用,分析了影响准分子激光加工微流体芯片技术发展的因素,并对此技术的今后发展趋势进行了展望。     

微流控芯片通道壁面润湿性对微滴生成的影响

液滴微流控中芯片微通道的壁面润湿性是决定微滴生成的重要因素之一。为研究环烯烃共聚物芯片微通道表面润湿性对通道内微滴生成以及流体流动行为的影响,利用流体体积(volume of fluid, VOF)模型对聚焦流微通道中水和氟油两相流动行为进行数值模拟,并制备了接触角为30°、90°、120°梯度下的芯片微通道壁面开展实验研究,模拟与实验吻合良好。结果表明:在固定物性和结构参数下,壁面润湿性越弱,油包水微滴越容易形成,壁面的减阻特性随之增强,并且壁面的减阻特性导致90°比120°时微滴的生成频率低29.3%,直径增大8.3%;随着润湿性的增强,水相相对于氟油相的界面由凸变凹,30°时芯片生成微滴由油包水变成水包油;随着连续相毛细数(Ca)的升高,壁面润湿性对微滴生成的影响减小。     

激光诱导荧光法测定微量气态分子碘

本文采用激光诱导荧光技术,以输出波长632.8nm的He-Ne激光器作为激发光源,自制单光子计数器为探测器,测定了微量气态分子碘.研究了荧光强度与激光功率、碘分子浓度及外加气体的关系,碘的检测极限为7×10~9分子/厘米~3.     

应用于生物检测的微流体聚焦芯片的研制

为了完成生物检测实验中待检测微球的单列通过,基于流式细胞仪的技术原理,设计了一种微流体聚焦芯片,并利用Intellisuite软件对聚焦进行仿真和设计.用微浇铸方法制作基于聚二甲基硅氧烷的微流控芯片,并采用插针式封接,提高了芯片成品率.通过实验制作芯片,并将它应用于测试,成功地实现了直径为10 μm的悬浮待检测微球呈单...     

分析芯片微通道制作技术进展

微通道制作是微分析芯片制作中的关键技术之一。就选取材料的原则，模板复制中的模具制造技术及微通道直接加工方法做了比较，提出了微流体芯片产业化的可行性方案。     

单分子纳米技术

近年来,对于将单一分子作为研究对象的科学研究越来越多。借助于现代的实验仪器,科学家们已经能够揭示单一分子的性质。科学家们可以对酶、分子马达、活体细胞中信号传导过程中的受体等一些重要生物分子的直接表征。常见的单分子研究包括对细胞膜上离子通道电学性质研究,对单分子之间的生物化学反应动力学参数的测量,利用扫描探针技术或荧光技术对单分子进行成像研究以及直接通过电子显微镜对单分子进行检测。     

单分散苯乙烯-马来酸酐共聚物微球增长方式探究

以丁酸乙酯为溶剂,AIBN为引发剂,采用自稳定沉淀聚合法于80℃下制备了单分散苯乙烯-马来酸酐(St-MAH)共聚物微球。对反应过程中不同反应时间的单体转化率、共聚物分子量、微球形貌及粒径进行了研究。结果表明,St-MAH共聚物微球粒径的3次方与转化率成直线关系,说明共聚物微球的聚合反应属于活性增长机理;同时提出自稳定沉淀聚合体系制备单分散St-MAH共聚物微球成核过程为AIBN在溶剂中引发苯乙烯和马来酸酐共聚生成寡居物,当寡居物链达到临界长度时从溶剂中沉淀出来,沉淀出来的寡聚物链相互缠绕形成球核;成核后单个微球所含St-MAH共聚物分子链数与时间的关系和转化率、微球粒径与时间的关系趋势大体一致,证实了自稳定沉淀聚合法制备St-MAH共聚物微球的增长主要是溶剂中形成的寡居物沉积于微球表面而实现的。     

微流体流式细胞仪的关键技术

流式细胞仪是用于高通量细胞分析和分选的高端生命科学仪器,被广泛应用于科学研究和临床诊断。最新的一个发展方向是以微流体芯片为核心的高集成度、微体积、全封闭、零交叉污染的微流体流式细胞仪。该文针对微流体流式细胞仪的三维(3-D)样本聚焦、光斑整形和片上分选等3项关键技术开展了研究。3-D流体动力聚焦微流体芯片能够在每秒数米的高流速下将样本流聚焦在流道中心,聚焦后的样本流边长仅为10μm量级。经设计的二元光学器件可将激光光斑整形为矩形准平顶光斑,比传统流式所使用的椭圆形Gauss光斑,矩形平顶光斑具有更均一的能量分布。采用电火花空化微气泡,利用空泡膨胀产生的射流实现高精度的单细胞片上分选。将整合了上述技术的微流体流式细胞仪应用于标准荧光微球的分析测试,综合性能达到或接近于现有的大型传统流式细胞仪。     

聚乙二醇接枝苯乙烯马来酸共聚物复合微球的制备和检测应用

在基于荧光编码微球的液相芯片技术中,非特异性吸附会降低检测灵敏度,影响多元检测能力.为了抑制非特异性吸附现象,以聚乙二醇(PEG)接枝苯乙烯马来酸共聚物(PEG-g-PSMA)为基体材料,采用膜乳化-乳液溶剂挥发法制备铜铟硫/硫化锌量子点复合PEG-g-PSMA荧光微球,通过调节甲氧基聚乙二醇的投料量和相对分子质量控制PEG接枝率和链长,并将复合微球应用于糖类抗原CA199的免疫检测.微球形貌和荧光性能表征结果显示,复合微球呈规则球形且单分散性良好,平均粒径约5μm,内部量子点及其荧光分布均匀.免疫检测发现微球具有显著抑制非特异性吸附的能力,当PEG接枝率为30、相对分子质量为1 000时,检测限为0.9 kU/L (1 U=1μmol/min).该方法适用于复合微球的大量制备,在肿瘤标志物等多元免疫检测方面具有实际应用前景.     

小分子气体在烯烃共聚膜中扩散行为的分子动力学研究

采用分子动力学模拟方法,研究了小分子气体(氧气分子和氢气分子)在烯烃共聚物乙烯/1-己烯膜中的扩散性能。主要探讨了分子主链结构中共聚物单体的比例,以及气体分子大小对扩散系数和自由体积的影响。模拟过程中采用Compass力场,对共聚物模拟体系进行NPT系综动力学优化,计算得到其密度,并与实验值进行对比,使模拟体系接近于真实体系;随后进行NVT模拟,得到500ps时间的小分子运动轨迹,由爱因斯坦方程计算出气体分子在烯烃共聚物中的扩散系数,并与文献报道的实验数据进行对比。结果表明,随着共聚物中1-己烯含量的增加,氧分子和氢分子的扩散系数也呈增大趋势,与共聚物中分子间相互作用力的变化分析一致。说明分子动力学模拟方法是一个有效计算、预测小分子在不同比例烯烃共聚物中计算扩散系数的方法。     

德国发明捕获单分子技术

科学家很早以前就实现了用激光捕获单原子，其机制是利用激光光子反向碰撞单原子，使其渐渐“刹车”直到接近静止状态。但是这种机制无法用来捕捉分子，因为单分子吸收了反向光子后也不会“刹车”。德国的研究人员想到了用周期电势阱来抓住单分子。为此他们构造了一个由1240条金箔电极等间距排列而成的微芯片，并使微芯片上方形成间隔为100μm的圆柱形周期电势阱。     

注塑成型微流控芯片通道脱模的变形机理

为提高微流控芯片注塑成型的脱模质量,采用分子动力学(MD)对环烯烃共聚物(COC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的脱模过程进行模拟,研究在7×10-11 N脱模外力作用下,聚合物的平均速度、密度分布以及界面相互作用能的变化规律,分析通道脱模变形的分子演化机制.研究结果表明:在脱模过程中,通道底部最早与N...     

水产品中麻痹性贝类毒素的微流体免疫检测技术研究

鉴于我国在贝类毒素检测方面相对薄弱的现状,将微流体免疫芯片技术和化学发光分析法相结合来检测贝类毒素,旨在探索一种快速、高效、低耗以及灵敏的检测手段以弥补方法缺陷。选择研究最为广泛的麻痹性贝类毒素-石房蛤毒素（STX）作为研究对象,利用基于酶联免疫反应（ELISA）为原理的石房蛤毒素检测试剂盒在微流体免疫芯片-化学发光检测平台进行实验,绘制出STX标准曲线并计算出检测限。首先在羧基聚苯乙烯微球表面包被抗体并进行定性分析,然后对底物流速和底物溶液的稀释倍数等进行优化,最后对市场上的贝类进行了实际样品的检测。通过绘制标准曲线得到STX的检测限为0.005675ng/mL,而传统方法的检测限为5ng/mL,表明应用微流体芯片技术可以大幅度提高食品安全检测的灵敏度。     

激光增材制造氧化铝陶瓷的形貌特征及其缺陷

通过激光增材制造技术对氧化铝陶瓷材料进行成形试验,并利用光学金相显微镜观察成形结构体的微小微观组织及其缺陷,研究了激光功率对激光增材制造成形结构体形貌及其内部缺陷的影响规律。试验结果表明:采用激光增材制造技术可以实现氧化铝陶瓷材料的成形制造,但在成形结构体内部会出现一定数量的缺陷,以微裂纹和微小孔隙最为显著。随着激光功率的增大,成形结构体内部微裂纹缺陷无论是数量还是长度均呈现持续增大趋势,且微裂纹多为冷裂纹,与沉积方向有一定夹角。     

中红外激光场中分子高次谐波生成的单轨道和多轨道效应（英文）

采用非微扰电动力学的方法研究了中红外激光场驱动分子产生的高次谐波能谱,并分析了不同分子轨道的贡献.研究发现,单个分子轨道产生的高次谐波能谱呈现出分子结构导致的干涉极小值.长脉冲中干涉极小值的位置随着激光强度增加向高能端移动,短脉冲中其位置固定.这种差别是由于不同脉宽的激光场中电子抖动动能的变化引起的.干涉极小值的最大移动量等于激光场中电子的抖动能.多个分子轨道辐射的谐波会产生干涉,这种干涉效应主要体现在两个方面:一是掩盖了单个轨道谐波谱的干涉极小值,从而使得总能谱中极小值不明显;二是通过总能谱中干涉结构的变化,体现出单轨道谐波谱中干涉极小值前后的相位突变.本研究解释了一系列的实验观测并预言了有待观测的现象.     

咔唑共聚物的合成及其光谱性能

通过分子设计的手段合成了一种新的咔唑类共聚物,在共聚物的主链上引入富电子的希夫碱基团（—CH=N—）,提高了材料的空穴传输能力。利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了共聚物的发光行为,并结合DSC研究了其热性能。结果表明这种共聚物在340nm的激发光激发下发出蓝光;其高度刚性的分子链结构使材料具有较高的玻璃化转变温度（Tg=127℃）,从而使材料的热性能得到改善。该共聚物可以溶于多种有机溶剂,易于加工成型,有望成为一种很有前景的蓝光材料。     

非极性及弱极性流体汽液平衡的微扰理论模型

建立了一个微扰理论模型来计算流体的汽液平衡。该模型将分子分为等直径的链节,以硬球流体为参考流体,以成链项、Ｌ－Ｊ作用项和偶极－偶极作用项为微扰项。计算了链烷烃、环烷烃、烯烃、芳烃和酮等共４８种非极性及弱极性纯流体的汽液平衡,并计算了１０个二元混合流体的汽液平衡,结果令人满意。