微流控技术在化学科学发展中的战略地位

微型化是21世纪科技发展的总趋势之一。这在20世纪后几十年微电子领域的迅猛发展对信息与通讯科技发展的影响中，得到了充分体现。从1990年代开始，以分析化学的微型化发展为标志，化学科学领域中研究方法的微型化得到了快速发展。在2005年底被视为一项里程碑性质的变化是分析化学微型化的一个主要技术平台微流控技术（microfluidics）的SCI论文数量首次超过了微机械加工的主要技术平台微电子机械系统（MEMS）的SC／论文数。所谓微流控技术就是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学。     

集成微流控芯片

作为一种能够在微米级尺度操纵液体的新兴技术, 微流控芯片已经受到科学家们的广泛关注. 高密度集成的微流控芯片装置可以实现高通量并行化的实验以及多种操作单元的功能一体化, 作为一种新的方法学平台, 已经越来越多地应用于化学和生命科学的研究中. 本文着重介绍了集成化微流控芯片装置的基本概念、构建方法、及其在细胞生物学、分子生物学以及化学合成应用研究中的最新进展, 尤其强调了集成微流控芯片系统在传统方法难以达成或实现的单细胞和高通量的研究中的优势, 展望了集成化微流控芯片在化学以及生命科学中的应用前景.     

基于微流控液滴技术的载药缓释微球研究进展

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统已成为缓释药物制剂研究的热点问题之一,但传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。微流控液滴技术因其操作简单,可以控制液滴形成的过程,成为近年发展起来的制备单分散性载药微球的新方法,在制备粒径均匀、具有特殊性能等载药微球方面有极大的优势。本文从传统载药微球的制备及存在问题入手,简述微流控技术的基本原理及液滴微流控制备载药微球的基本方法与类型,体现微流控技术相比传统制备技术的优势,即可以制备得到粒径均一、大小组分可控且呈单分散性的药物可控释放微球。     

基于惯性微流原理的微流控芯片用于血浆分离

血浆是临床生化检验中一类广泛使用的样品, 从全血中分离血浆是生命医学研究领域中一项非常重要的技术. 惯性微流(inertial microfluidics)原理的主要特点是无需施加任何外力如电磁力等, 仅依靠液体流动就可以在微通道内实现一定尺寸的微粒或细胞的聚焦流动. 本研究基于惯性微流原理, 设计并制备了具有不对称弯管结构通道的微流控芯片. 采用制备的荧光微球作为模型样品考察了装置的性能, 发现尺寸越大的微球保持惯性聚集流动的流速范围也越大. 在此基础上, 利用发展的芯片平台成功实现从稀释的血液样品中将血浆分离. 使用芯片对样品进行两次分离, 即二级分离后, 血液中血红细胞的分离效率超过90%. 该装置具有结构简单、体积小巧、操作方便等特点, 不仅可以快速分离血浆, 而且对血细胞基本无损, 易于作为功能模块与现有的一些芯片实验室(lab on a chip, LOC)系统集成结合.     

集成光纤的微流控电泳芯片制作技术

利用印刷电路板技术制作芯片模具, 以PDMS为材料制成微流控电泳芯片. 该芯片上集成有光纤, 靠光纤传输激发光, 使激发光斑的大小与微流控沟道的深度尺寸相接近, 提高了检测灵敏度, 省去了光学聚焦系统. 对集成光纤的微流控电泳芯片的加工工艺和封装方法进行了探讨. 用所制作的芯片对FITC(异硫氰酸荧光素)和以FITC标记的氨基酸进行了分离, 结果证明了该芯片的可行性.     

基于微流控技术构建3D肿瘤模型用于药物筛选

药物筛选是为了发现在疾病治疗层面上的生长抑制剂,或者找到对某一特点表型细胞有杀伤作用的物质.相比传统的药物筛选模型使用的二维细胞培养方法,三维肿瘤模型可根据肿瘤细胞特性,模拟实体组织状态下药物敏感和耐药模式,从而提高标准抗癌药物筛选的精准性.近年来,三维培养系统用于药物筛选的研究受到广泛关注.此外,由于微流控技术在组织...     

基于微流控技术的高通量材料合成、表征及测试平台

随着微流控技术的不断发展以及传统实验方法所暴露出的种种弊端,人们迫切希望微流控技术可以将传统实验室中的实验操作过程如样品预处理、混合、反应、萃取、分离、表征和检测等集中在一个芯片上,以微流控芯片代替传统实验室。这种高通量的实验方法将显著提高反应效率,增加产量,从而不但实现高通量材料的合成、表征与检测,也进一步促进了平台的集成化、微型化、自动化和便携化的发展。     

功能软物质材料及其在微流控领域的应用

功能软物质材料是一种在特定外界刺激下表现相应功能的软物质材料。功能软物质材料在微小的作用下就能展现强大的功能,因此在智能控制等领域有着广泛的应用前景,也成为了软物质研究领域的研究热点。本文介绍了液晶、功能膜、水凝胶和PDMS复合材料等几种典型的功能软物质材料,以及PDMS复合材料在微流控领域的具体应用。     

一维微流控微珠阵列芯片用于肿瘤转移相关基因表达谱检测

基于一维微流控微珠阵列芯片, 通过在微珠表面进行核酸功能化修饰, 发展了一种新型的肿瘤转移相关基因检测平台. 该芯片灵敏度高(DNA检测下限为0.02 nmol/L), 无需扩增即可直接对多种基因mRNA进行同时检测. 以来源于同一病人大肠腺癌的原发癌和转移癌细胞为研究对象, 成功地对两种癌细胞中多个肿瘤转移相关基因转录水平的表达进行了检测, 并用RT-PCR验证了该芯片的检测结果. 结果表明, 该芯片具有样品及试剂消耗极小、灵敏度高、分析速度快、成本低等优点, 并且可以实现高通量分析, 在肿瘤转移早期诊断及机理研究等方面具有重要的应用价值.     

基于微流控芯片构建的肿瘤细胞三维共培养模型

在肿瘤及相伴血管生长过程中,微环境中的多种理化因素协同地发挥着重要的作用.传统体外实验多借助于Transwell等模型,在单一因素下考察细胞生物学效应,并不能反映在体的多因素微环境.基于微流控技术,本文构建了一种新的多细胞共培养模型,整合了多环境维度(二维/三维)、细胞与细胞及细胞与胞外基质相互作用、不同生化因子的浓度梯度、细胞区域性等多个重要因素,形成微环境,并能实时监测细胞的迁移和侵袭等响应.为评价该模型的可行性和功能上的独特优势,我们模拟了肿瘤细胞(HepG2,CAOV-3)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共存的三维微环境,考察了它们共培养时相互诱导向三维基质材料中的迁移情况.结果表明,在三维共培养模型中细胞能够相互影响并出现明显形态差异;2种肿瘤细胞的诱导均使HUVECs迁移能力显著提高;同时2种不同肿瘤细胞出现了与其病理特质(HepG2低浸润,CAOV-3高浸润)相对应的迁移能力差异.以上结果表明,该模型可望为研究肿瘤微环境下的相关问题提供一个相对简便且更具整合价值的研究平台.     

一种新型细胞趋化迁移微流控通道的构建及表征

细胞迁移、趋化在多种生理和病理过程中扮演着重要角色. 传统方法, 如琼脂糖平板法、Transwell 小室法等大多是在单因素条件下检测细胞迁移情况, 不能建立起多参数可控的实验环境. 微粒流控芯片能保证迁移试验在多参数条件下完成并进行实时观测, 然而制作微芯片采用的光刻法工艺复杂、成本昂贵. 本文采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)铸模, 抽去微丝后制成一种高500 μm 的微通道, 在通道中可生成持续的较恒定的浓度梯度和压力梯度. 将通道应用于细胞趋化试验中, 进一步验证了这种微流动通道制作技术的可行性和适用性.     

基于微流控技术的类器官芯片在肺癌精准治疗中的应用

肺癌是全球范围内发病率和死亡率均居首位的恶性肿瘤,具有显著的个体化特征和遗传异质性.无疑,以患者为中心的个性化药物筛选和新药研发对提高总体生存率至关重要.近年来,由于类器官模型具有培养周期短、操作便捷和拟合度高等优势,能够真实保留患者肿瘤的遗传信息,在模型构建和个性化药物筛选中扮演着越来越重要的角色.然而,传统类器官稳定性差、肿瘤微环境单一、通量低等固有缺陷限制了其进一步的临床转化与应用.基于微流控技术的类器官芯片是类器官在生物技术维度的延伸,可以实现对理化环境因素的精准控制、高度模拟肿瘤微环境、显著提高药物筛选通量,有效弥补了传统类器官培养技术的不足,开启了肿瘤个体化治疗新纪元.本文总结了微流控类器官芯片作为个性化药物筛选模型的优势特征,并结合在肺癌研究中的最新进展,探讨了类器官芯片在肺癌精准治疗中的转化价值和未来的发展方向.     

导电微纤维的微流控制备及其在柔性电子领域的应用

柔性电子是一种新兴的电子技术.近年来,随着电子材料研究的深入,柔性电子已成功地与多个学科领域结合,成为跨学科研究的热门领域之一.与传统的刚性电子产品相比,柔性电子在轻便性、生物相容性、可穿戴性、机械稳定性和灵活性等方面展现出极大的优势.而纤维材料作为柔性电子系统的基础结构之一,其具有质量轻、机械柔韧性好、功能性多样的优点,在柔性电子膜、纺织品、可穿戴设备等多个行业中发挥着重要作用.在多种纤维制备方式中,微流控可以实现对微通道流体的精准操控,被证实可以实现多样化结构微纤维的制备.随着理论研究的深入和技术工艺的革新,微流控技术被认为是一种经济而有力的用于制造柔性导电微纤维的工具,并推动了其在柔性电子器件如传感器、储能器等方面的应用.因此,本文首先总结微流控纺丝技术在导电微纤维制备领域的研究进展,包括实心结构、核壳结构及多组分结构微纤维的制备;然后,重点介绍导电微纤维在传感、能量存储、组织工程等柔性电子领域的应用进展;最后,针对导电纤维用于柔性电子领域将面临的挑战和发展方向进行展望.     

基于特征基因识别的食源性致病微生物快速检测技术新进展

目前,由食源性致病微生物引发的食品安全问题备受社会的关注.基于特征基因识别的食源性致病微生物的检测方法,由于其识别对象在体外具有稳定且易于扩增等优点,因而特异性和灵敏度较好,其应用范围也越来越广泛.本文综述了近些年基于特征基因识别检测食源性致病微生物的新方法,总结了作者研究小组围绕电化学发光和微流控技术在开展快速检测食源性致病微生物工作中取得的新进展,最后对此类技术的发展方向进行了展望.     

纳米技术环境安全性的研究及纳米检测技术的发展

纳米技术发展到今天,在短短的几十年时间里取得了重大的成绩、为人类社会创造了巨大的财富,但是我们是否忽略了对纳米技术本身安全性的研究呢？它的发展会不会给生态环境造成污染呢？这是纳米技术发展的一个新课题,纳米检测技术的发展是解决这个疑问的关键所在。     

蛋白质寡聚化的活体检测技术及其研究进展

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研究已成为热点.通过提高时间分辨率和空间分辨率,可以更准确地观察和研究蛋白质的动态行为和相互作用.同时,新兴技术与算法的结合进一步扩展了对蛋白质在时间和空间尺度上的研究范围,使我们能更深入地探索蛋白质结构与功能之间的关系.本文首先简要介绍了寡聚蛋白质的分类和形成机制,随后从蛋白标记技术和活体检测技术两个方面综述了用于分析蛋白复合体寡聚化的几种主要技术以及其研究进展.最后,展望了蛋白质寡聚化研究的发展前景,希望为研究者在选择适合的分析技术时提供一些理论参考.     

浅谈建筑物砌体构件的检测技术

砌体结构是当前我国各地区建筑工程较为主要的最其本的一种承重结构形式之一,量大面广.如果砌体构件的质量不过关,很容易造成断板、墙体裂缝、渗漏、墙体坍塌等事故.文章探讨了建筑工程中砌体构件质量的检测技术.     

浅谈汽车检测诊断技术的应用及发展方向

本文主要从汽车检测诊断概述、方法及标准、应用及其发展方向进行阐述.     

基于纳米通道分析技术的电流检测系统

<正>纳米通道单分子检测技术受启发于Coulter计数法与单通道离子电流测量技术,自被提出以来得到了迅速的发展,受到了国内外广泛关注.作为一种研究单个分子行为的技术手段,纳米通道技术已经应用于研究DNA损伤、分析单个多肽结构及蛋白质构型、探测识别单个DNA与靶分子间相互作用、有机小分子化合物和水体中金属离子超灵敏检测等方面,通     

保障食品安全的检测技术

在市场里,一名工商执法人员将一块面包放进事先装了试剂的杯子中,然后将几毫升试剂滴入特制的容器中,再将试纸放进容器中,看着已经变了颜色的试纸,执法人员说:"才几十秒时间,我们已经知道这块面包是否含有有害物质.