微流体驱动与控制技术*

在微流控系统所需的功能单元中,微流体驱动与控制操作单元尤为重要。微系统条件下,表面张力的影响变得十分明显,在工程意义上,常规的流体体积流动的驱动方法在微管道中往往效果不好甚至是不可行的。本文简要评述了用于微流体驱动的机械微型泵技术,基于电、光、磁等的非机械微型泵技术,以及微流体的高效混合控制等技术的研究现状,对微流体驱动与控制的未来作了展望。     

Pittcon 2005国际分析会议(Ⅱ)

微流体学组的报告有：（1） D J Harrison, 生物分析中微流体学的作用;（2） M A Burns, 与健康有关的微流体分析器件;（3） A Manz, 以微流体学为基础的化学分离与反应;（4） M W Li, 固定化反应器与以微芯片为基础的流动分析系统的整合;（5） Z D Sandlin, 微流体芯片与微渗析的结合、以便应用毛细管电泳技术活体监测伯胺类神经传递物质;（6） A K Price, 检测从血红细胞中因变形而诱发的三磷酸腺甙用的、以微芯片为基础的血流受阻血管模拟物;（7） U J Krull, 研发定量分析电动力学生物芯片用的脱氧核糖核酸探针的界面选择性的设计;（8） L Zhu, 应用双色时间分辨近红外荧光技术、从聚甲基丙烯酸甲酯微型器件进行脱氧核糖核酸的多通道测序;（9） R M COnnatser,整合式微流体分离与表面增强拉曼技术检测用的金属-聚合物纳米复合材料;（10） H Shadpour, 在以聚甲基丙烯酸甲酯为基材的一次性微型器件中经十二烷基硫酸钠改性、染料标记蛋白质的高效、多维电泳的新方法;（11） A T Timperman,处理蛋白组试样用的微流体系统;（12） J Pill, 研究离子通道取决于浓度的效应用的微流体梯度发生装置;（13） C S Lee, 以多维微流体学为基础的蛋白组轮廓综合剖析;（14） D T Chiu, 亚细胞结构的化学分析;（15） M Yang, 以细胞为基础的分析所用的微流体结构——附有浓度梯度和细胞固定功能;（16） L E Locascio,在微流体系统中类脂体组的受控自集成;（17） M T Witek, 应用微流体学的基因组分析——满足临床应用的高产率的需要;（18） H Fang, 在微型加工的玻璃器件中供蛋白质等电荷聚焦用的成像系统;（19） S M Lunte, 监测生化过程用的微渗析取样和微型芯片电泳的联用技术;（20） S C Jacobson, 化学分析用的微型加工器件;（21） M Tokeshi,由微流体器件、检测器件和控制系统组成的微型分析系统;（22） C Culbertson, 涂饰微流体器件的新颖材料;（23） J P Ferrance, 自动运作用的整合微型芯片界面技术的研发;（24） R D Sinville, 应用聚合物微流体器件快速微型电泳检测低丰度外表色斑点的突变;（25） T T Razunguzwa, 一种新颖微流体芯片-电喷雾质谱接口;（26） R T Kelly, 分析蛋白质用的微型化电场梯度聚焦技术的研发;（27） H V Fuentes,应用电化学微型泵向微芯片液相色谱技术迈进;（28） M K Hulvey, 一种以微芯片为基础的血脑势垒模拟物——应用于监测内皮细胞衍生的氧化氮;（29） K M Adams, 微型芯片上的化学——脂肪胺（链胺）的荧光衍生;（30） G Geme,监测饮用水中三卤甲烷和卤乙酸二者各自总量用的一种微型化流动注射分析装置;（31） J Chen, 聚碳酸酯微芯片上的电驱动的：同步化聚合酶链式反应;（32） Z Chen, 芯片级大小的流动分析用的电动力学微型泵;（33） H Nakajima,在微型通道内蛋白质的在线光学固定;（34） J M Iannacone,混成式纳级/微流体学多层、多组分器件的自动电学控制.     

电动泵技术研究进展

电液动力学（EHD）研究的是在流体上施加电场后流体的流动。在微分析系统中,EHD的主要应用是电动泵（EKP）技术即电泳泵和电渗泵两个主要泵技术。这些独特的泵技术被广泛应用在推动极小截面的管道中化学和生物流体流动,管道尺寸从平方毫米到平方微米量级,甚至纳米通道量级。近年来,电渗泵出现了填充床、整体柱、平行多通道、纳米通道和微孔膜等各种新的形式,显示了其在微分析系统中的集成化和在毛细管液相色谱、流动注射分析和药物输送等应用研究中的潜力。本文对电动泵技术进行评述。     

微型整体分析系统法及其进展

介绍了一种与微电子技术及微制造技术相关的微型整体分析系统,主要是有关以电渗流为基础的微型流动注射分析系统的发展。讲述了产生的原因和仪器的制备,近几年的发展,未业的发展趋势和应用。     

微型锂离子电池及关键材料的研究

当前的微型低能耗电子设备以及微机电系统(MEMS)器件大都使用传统的体积较大的外接电源供能,这就限制了这些微型器件的发展和应用.通过设计集成微型电源并将其与这些微器件一体化,可构筑自主微器件系统.本文主要综述了本课题组开展的与微电子技术兼容的全固态微型锂离子电池的研究,包括LiCoO2正极薄膜材料、固态电解质-电极Li...     

新世纪第一次μ-TAS 国际会议

μ-TAS 国内有多种译法,其实质是将分析方法中所用的泵、阀、反应室、相分离器、检测器、控制器预以微型化,并采用微电子工业的加工技术予以一体化,故宜称"微型一体化分析".这是当前分析化学的热点之一,新世纪第一次会议于2000年5月15日至16日在荷兰Twente市召开,由Twente大学主办.内容涉及:(1) 流体体系,(2)细胞分析,(3)微型技术和微型反应室,(4)微流体学,(5)分离系统,(6)单分子和单细胞分析,(7)脱氧核糖酸分析,(8)高产率筛选实验,(9)新观点和其他应用.     

以毛细和蒸发作用为驱动力的微泵的研制

报道了一种简单、造价低、体积小、流速稳定、可长时间连续使用及流速易于调节的微泵的研制。它以吸水膜的毛细作用和大气蒸发相结合作为驱动力，由储液管、蓄水池、吸水膜和蒸发孔组成。工作中对微泵性能进行了测试并考察了温度、湿度、蒸发面积、空气流动状况对微泵流速的影响，结果表明：在同一工作日的一般温湿度波动范围内，微泵可在较长时间内提供稳定的μL/min级液体流速。通过改变蒸发孔的面积或使用风扇可调节微泵的流速。微泵的流速精度(RSD)一般优于3％。     

流动控制沉积法制备PMMA叠层光子晶体薄膜及其光学性能研究

采用流动控制沉积法, 通过调控泵速和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体微球溶液的浓度, 制备出微球排列高度有序且薄膜紧密附着于基底的高质量光子晶体薄膜. 获得了制备高质量PMMA光子晶体薄膜的组装条件范围, 发现在该条件范围内, 当泵速或胶体微球溶液浓度一定时, PMMA光子晶体薄膜的厚度随胶体微球溶液浓度的增加或泵速的降低而增加. 研究了组装条件对PMMA光子晶体薄膜光学性能的影响, 发现光子禁带位置随光子晶体薄膜厚度增加或减少而红移或蓝移. 在此基础上, 控制组装条件得到了不同尺寸微球堆叠而成的叠层光子晶体薄膜, 并研究了其光学性能的变化规律. 结果显示, 叠层光子晶体薄膜的光子禁带峰为各层叠层光子晶体禁带峰的简单叠加, 且峰强度受光入射角方向影响.     

连续流动式聚合酶链式反应芯片的设计进展

介绍了PCR的概念以及微型PCR芯片的优点，着重介绍连续流动式PCR(continuous-flow PCR)芯片／微装置的一般原理、串行流动及其设计进展。     

电动流动分析的色谱分离研究

建立了一种基于增压电渗泵驱动、整体柱分离和紫外检测相结合的电动流动分析系统。研究了载流溶液中甲醇的体积分数对电渗泵空载流量、输出压强、移动相流量和分离度的影响。在4950V的外加电压下,以含0.5mmol/L六亚甲基四胺的45%甲醇溶液为泵载流,电渗泵的流量和输出压强分别为0.58mL/min和0.79MPa,以泵载流为流动相,该系统对苯和萘进行了反相色谱分离。电动流动分析系统设备简单、操作方便、功能多样。对苯和萘的分离结果表明,电动流动分析系统可用于样品的色谱分离。     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

α-Amino acid derived enaminones and their application in the synthesis of N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates and other heterocycles

A new and simple synthesis of novel N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates, which exist in equilibrium with their 4-oxo tautomers, has been developed in two steps starting from N-protected α-amino acids. The key intermediates are enaminones, which can also be isolated, characterized, and used for the construction of other functionalized heterocycles, before they spontaneously decompose to pyrrole products. 4-Hydroxypyrroles are prone to partial aerial oxidation but can be efficiently alkylated or reduced to stable polysubstituted pyrrolidine derivatives.     

Specific intramolecular aromatic CH insertion of diazosulfonamides

The chemoselectivity in the intramolecular CH insertion of various diazosulfonamides has been experimentally studied. The results reveal that the aliphatic 1,4-, 1,5-, or 1,6-C(sp³)?H insertions of diazosulfonamides are not accessible, while the aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion can be realized specifically by adjusting the diazo-adjacent group. In addition, the general chemoselectivities in the intramolecular CH insertions of diazosulfonyl compounds are summarized. Generally, diazosulfones undergo both aromatic 1,5-C(sp²)?H and aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions, while diazosulfonates undergo aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions. However, diazosulfonamides only undergo aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion.     

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes: synthesis,characterization and their applications in the C-N coupling and α-arylation of ketones using aryl chlorides

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes 3 were successfully achieved in a one-pot procedure under mild conditions. The structure of 3a was unambiguously confirmed by X-ray single crystal diffraction and it was an active catalyst in the Buchwald-Hartwig amination and α-arylation of ketones even at very low catalyst loadings (0.01?mol%).     

Iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction using terminal alkyne as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of 1-aroyl-β-carbolines and fused-nitrogen heterocycles

An efficient iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction in dimethyl sulphoxide (DMSO) using terminal alkynes as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of aryl (9H-pyrido[3,4-b]indol-1-yl)methanones is described. The scope of the protocol includes the total synthesis of Fascaplysin, Eudistomins Y₁ and Y₂. The methodology is extended for preparing pyrrolo[1,2-a]-quinoxaline and indolo[1,5-a]quinoxaline derivatives. The utility of 1-aroyl-β-carbolines was demonstrated by performing palladium-catalyzed β-carboline directed ortho-C(sp2)-H functionalization of the phenyl ring with thiomethyl (SMe) group using DMSO as source and for accessing 4-aryl-canthin-6-ones.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Facile synthesis of bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones

In this Letter, we described a facile method for constructing fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-one ring system. We employed various methylene-containing carboxylic acids as the substrates and proved that the pyrazolone ring closure requires activated methylene group in intermediate II. Accordingly, a series of structurally diversified, fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones was prepared in moderate to high yields using the requisite substrates.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.