基于双层光刻技术制备神经血管单元三细胞共培养微流控芯片

目的:应用双层软光刻技术和微流控芯片技术,制备以星形胶质细胞为桥梁,神经元-星形胶质细胞-脑微血管内皮细胞在同一立体空间或平面内肩并肩生长的微流控芯片.方法:(1)设计一种贯通三通道神经血管单元的体外共培养微流控芯片模型.(2)基于双层光刻技术制备芯片模板及神经血管单元共培养微流控芯片.(3)测算不同通道进样流速比.(4)在芯片内培养神经血管单元3种要素细胞.结果:(1)芯片内3个主流道的长度均为1 cm,高度均为45μm,中间主流道的宽度为570μm,两侧主流道的宽度均为500μm.设计流道间孔径的长度均为30μm,宽度和高度均为10μm,孔径的间距均为15μm.(2)甩两层光刻胶,第1层结构高度为10μm、第2层结构高度为35～40μm、总高度约为45μm的芯片模板进行后续试验.(3)A、B、C三通道进样流速比为5∶6∶5.(4)明场下神经元、星形胶质细胞和脑微血管内皮细胞在微流控芯片内以星形胶质细胞为桥梁背靠背生长.结论:本研究设计一种神经血管单元三细胞共培养微流控芯片,使3种要素细胞以星形胶质细胞为桥梁在同一平面肩并肩生长,能更好地模拟体内细胞所处的微环境,有助于细胞间相互作用...     

基于无透镜全息显微技术的微流控芯片细胞计数方法研究

目的 解决细胞计数领域即时检测发展需求与传统显微镜和流式细胞仪不便于携带的矛盾。方法 结合同轴无透镜全息显微与微流控技术,设计一种只有芯片大小的细胞计数装置。该装置利用S型微通道和脉冲进样方式,解决了全息拍摄中曝光时间与样品高速流动的矛盾。利用角谱理论得到衍射传递函数,根据图像传感器采集的原始全息图像重建物面清晰的显微图像。使用阈值分割算法得到细胞的数量和大小信息。结果 用直径为7μm和15μm微球代替细胞进行实验验证,本方法的分类及计数结果相对误差不超过5.7%。每帧图像的处理时间为5 s,可以检测大约500个细胞。结论 本系统能够为直径7μm以上的细胞进行计数检测,为即时细胞检测提供了一种新的解决方法。     

微流控芯片技术的发展史及其应用的研究进展

微流控芯片技术是把生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离与检测等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上,用以完成不同的生物或化学反应,并对其产物进行分析的一种技术,通俗言之,就是把实验室搬到芯片上.与传统的分析手段相比,具有分析快速、消耗低、微型化、自动化等优点.阐述了该技术的发展史及在医药、生命科学、公共卫生等领域的应用.     

微流控芯片检测技术的研究进展

本文简单总结了光学检测法、电化学检测法和质谱检测法三种微流控芯片检测技术,并介绍了近几年微流控芯片检测技术的研究进展。     

胚胎单个定位及三维共培养微流控装置的构建

胚胎体外发育是临床人工辅助生殖技术中的关键环节,对着床后胚胎发育状况有重要作用。该研究利用细胞三维培养技术和微流控芯片技术构建了一种新型的小鼠胚胎体外共培养装置,用于实现自动化的小鼠胚胎定位与共培养操作,并对胚胎在体内的发育环境进行模拟。利用该微流控装置成功进行了小鼠胚胎的单个定位、三维细胞共培养以及发育追踪观察,并对装置中胚胎发育状况做出评价。统计结果表明:共培养芯片中小鼠胚胎发育囊胚率(87.3%±3.1%)显著高于对照组的囊胚率(76.8%±2.7%,P0.01);并且共培养芯片中小鼠囊胚的平均细胞总数(102±4)也显著高于对照组中的平均细胞总数(68±3,P0.01)。因此该胚胎共培养微流控芯片有助于在体外实现自动化的胚胎定位和培养过程,并且对小鼠胚胎发育具有更好的促进作用。     

PDMS微流控芯片加工技术研究

对PDMS微流控芯片的制作流程、封装方法和结构特征进行了探讨,并提出了相应的解决方案。     

微流控芯片上全自动单细胞电动操控技术

发明了一种基于尺寸差异的单细胞全自动操控微流控芯片装置,可全自动检测细胞的大小,并对目标细胞进行全自动的电动操控。本装置主要由微流控芯片、差分放大器、继电器、数据采集卡以及计算机等组成。当细胞通过微流控芯片的电阻脉冲检测(RPS)的检测区时,会产生一个一定幅值的脉冲信号,计算机会根据设定的信号幅值自动识别出目标细胞,并控制继电器的通断电,继电器通电后,继电器所在通道内会产生电渗流,从而将目标细胞输运至该收集通道。系统具有全自动操控和分选精度高等突出优点,非常适合于操控样品中少量的目标细胞,如循环肿瘤细胞等。     

紫外光固化在微流控芯片技术中的应用研究进展

报道了紫外光(UV)固化在微流控芯片技术中的应用,利用光刻技术可直接在聚合物材料上制作微通道,以减少微流控芯片的研究成本和制作周期。重点介绍了UV固化在微流控芯片发展过程中的光刻、曝光及表面改性等方面的应用及其特点,综述了近些年来UV固化在微流控芯片技术中的国内外研究现状,为微流控芯片的制备、发展及完善提供了一条可行的路径。最后在总结国内外研究现状的基础上展望了UV固化未来的发展趋势。     

微流控芯片在生物化学分析中的应用

在介绍微流控芯片基本特征的基础上，阐述了微流控芯片的独特优势，并从5个方面探讨了微流控芯片在生物化学分析中的应用。     

基于镀膜玻璃微流控芯片制作工艺的研究

开发了一种采用金属膜绿基玻璃作为芯片制作材料,在玻璃上旋涂光刻胶层,制作微流控芯片的工艺.针对光刻胶层不耐刻蚀液腐蚀的特点,优化了涂胶、匀胶、预烘、曝光、显影、坚膜等制作工艺步骤,使得制作工艺具有良好的稳定性.自制玻璃微流控芯片的通道深度可以达到36μm,宽度可以达到150 μm,最大有效直线长度可达150 mm,芯片...     

基于微流控芯片表面张力系数的测量方法

提出一种采用微流控芯片进行微量液体表面张力系数测量的新方法,并对其制作工艺流程进行研究.以聚碳酸酯核孔膜为模,利用毛细作用力使聚二甲基硅氧烷预聚物充满膜孔.固化后与微腔室键合,注入有机溶剂溶模释放出微柱阵列.位于液气分界面处的微柱顶端由于蒸发作用打破表面张力平衡引起微柱发生弯曲形变,通过对微柱形变图像处理,计算得出表面张力系数.实验结果表明该测量方法有效,测量精度达到nN/μm.     

PDMS-玻璃微流控芯片上HepG2细胞培养条件研究

对聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)-玻璃微流控芯片上HepG2细胞的培养条件进行了优化研究,包括细胞附着表面的修饰、细胞接种密度、培养基血清浓度以及更换频率4个方面,并与传统的孔板细胞培养进行了对比。研究结果表明,纤连蛋白(Fibronectin,FN)比聚赖氨酸(Polylysine,PLL)、胶原蛋白(Collagen)具有更好的促细胞附着生长能力,1.0×106～2.0×106个/ml为芯片上适宜的细胞接种密度,提高培养基中血清体积分数到20%有利于芯片上细胞的生长,芯片上细胞培养基更换时间间隔应控制在8～16 h之内;经过优化后,芯片上HepG2细胞呈现出与传统孔板中HepG2细胞相同的增殖趋势、增殖率。     

基于PDMS的微流控芯片封装技术研究

提出一种优化的PDMS(聚二甲基硅氧烷)-PDMS键合技术,对PDMS基片与PDMS盖片使用不同的预聚物和固化剂配比进行键合.设置了按不同比例键合、氧气等离子体表面处理键合及涂覆液态PDMS键合这三种方法的对比实验,并将其应用于微流控芯片的封装测试.测试结果表明,不同比例键合后的芯片键合强度适宜,可重复利用,高效节能.键合参数:基片和盖片所用预聚体、固化剂质量比分别为10:1和15:1;盖片的固化温度75℃,固化时间40 min.     

微流控芯片光固化模塑成型的快捷加工技术

采用光固化模塑法代替传统的芯片加工方法,用液体光固化材料代替传统的热塑性高分子材料以及玻璃和硅等无机材料,研究了一种微流控芯片的快捷、低成本制作方法;同时研制出了适用于光固化材料芯片的键合方法。对键合后的芯片进行检验,实验结果表明,光固化模塑成型的微流控芯片流道精度高、完整性好、通畅度佳;芯片透光性良好,红外光及紫外光透过率分别达94%和24%;在芯片的混合流道内能形成水包油的液滴。整个制造过程能够满足微流控芯片批量化生产的要求,且相应的生产设备造价不高,降低了微流控芯片的制作成本。     

微流控芯片在生物化学分新中的应用

在介绍微流控芯片基本特征的基础上,阐述了微流控芯片的独特优势,并从5个方面探讨了微流控芯片在生物化学分析中的应用.     

微流控芯片上电色谱聚合物整体柱研究进展

微流控芯片是近年来发展迅速的一个研究领域,其微型化、集成化、自动化的特性为人们所关注。芯片电色谱是微流控芯片的一个重要研究方向,兼具高效液相色谱的高选择性和毛细管电泳的高效性。本文介绍了芯片电色谱柱制造工艺的研究现状,并综述了微流控芯片上聚合物整体柱的研究进展。     

面向典型微流控芯片的流场测速技术研究

介绍了微流体流动特性测试技术的发展和应用概况,选用激发光源、荧光显微镜和高精度CCD摄像机等建立了显微粒子图像测速装置,用于测量微流控芯片内部电渗流流动特性,并给出显微成像单元、激发光源、示踪粒子的技术指标和适用范围．根据微流控芯片的特征尺寸和内部电渗流速度．分析了应用显微粒子图像测速技术测量微流场速度分布的测量分辨率、测量精度、测速范围等关键问题．研究结果表明：在电场强度100V／cm、宽度50μm的玻璃微通道内,硼砂电渗流速度约为220μm／s,放大倍率低于40倍,MicroPIV动态测速范围能满足流场测速要求;选用直径．300nm的荧光粒子,在高于10倍放大倍率下,粒子像大干3个CCD像元的尺寸,可以进行观测;MicroPIV测速系统的测速精度则与光学系统、图像处理技术、电场力、布朗运动等有关系．     

微流控芯片上油液磨粒电容检测

报道一种可用来检测和计数油液中磨粒个数的微流控芯片实验室装置(microfluidic lab-on-chip).使用直径为25μm铜丝作为电极,在PDMS徼流控芯片上加工获得三维电容传感器,油液样品在微流控芯片上由注射泵驱动通过传感器.金属磨粒与油液介电常数不同,每一个通过电容传感器的磨粒均会产生电容脉冲信号,脉冲信号幅值反映了磨粒大小,而脉冲个数即为磨粒数量,实现了最小粒径为8 μm的铝磨粒的检测和计数.该油液磨粒检测装置具有结构简单、成本低、检测精度高等优点,有望应用于远洋船舶的油液离线分析.     

微流控芯片在单细胞捕获中的应用

 单细胞捕获是单细胞水平研究的前提和重要组成部分。微流控芯片通常具有与细胞尺寸相当的微通道结构,并能操控纳升至皮升级的极小体积流体,非常适用于高通量的单细胞捕获,加上微流控芯片能够将其他多种操作单元集成在一起,为单细胞分析提供了一种效率高、消耗低的研究平台。概述并对比了多种涉及流体力学、光、电、磁、声等领域的微流控单细胞捕获技术的原理和应用,展望了其未来的研究方向。     

基于物理性质捕获循环肿瘤细胞的微流控芯片

为满足利用微流控技术实现芯片上循环肿瘤细胞捕获日益增长的需求,研制出基于肿瘤细胞尺寸和变形性进行分离的微流控芯片。基于细胞尺寸和变形性差异原理设计芯片,利用半导体加工技术制备出以玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料的微流控芯片,使用8μm间隔的微柱作为捕获单元,应用于乳腺癌细胞系MCF-7肿瘤细胞的捕获;并以MCF-7细胞为模型,考查了芯片的分选条件和分选效果。在1 mL/h流速下,MCF-7细胞捕获率可达到68%;多次实验结果表明该芯片捕获的最佳流速为1 mL/h。Calcein-AM和Hoechst对MCF-7细胞进行染色,可方便对捕获后细胞进行识别和拍照。结果基于细胞尺寸和变形性原理所设计的捕获循环肿瘤细胞微流控芯片操作简单、成本低、通量高,有望逐步用于临床循环肿瘤细胞检测。