一种用于多巴胺实时检测的集成微电极的微流控芯片

设计并制作了一种用于多巴胺实时检测的集成微电极的微流控芯片。芯片由一片聚二甲基硅氧烷( PDMS)沟道片和一片玻璃电极片组成,在PDMS沟道片上集成了用作细胞培养室的主通道和用于培养基输送的两条侧通道,在玻璃电极片上集成了用于多巴胺实时检测的微电极。为了解决PDMS沟道片与硅模具之间的脱模困难问题,研究了一种新的脱模方法。建立了一种Au-Au-Au三电极体系,表现出了良好的电化学检测性能。以溶解在神经干细胞培养基中的多巴胺为测试样品,对芯片的性能进行了初步研究。多巴胺的检出限为3.92μmol/L,线性检测范围为10~500μmol/L,片间的检测重复精度小于4%。     

微泵驱动的微流控芯片流动注射气体扩散分离系统的研究(英文)

本文提出一种毛细-蒸发作用力微泵作为液流驱动力的微流控芯片流动注射气体扩散分离检测系统,该系统可以连续、选择性地检测溶液中的NH+4。微流控芯片为六层结构,包含五层聚二甲基硅氧烷(PDMS)及一层玻璃。采用PDMS加工透气膜,并与其它PDMS层和玻璃层通过等离子体处理后封接。液芯波导管用作检测流通池,以提高检测光程。通过检测溶液中NH+4验证了微流控流动注射系统的性能。系统的检出限(3σ)为40μmol·L-1,分析通量可达60h-1,试样消耗仅100nL。     

微流控芯片上高电导率介质中聚苯乙烯微球的动电分离

采用三层夹心式、三平行微电极设计制作了聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)/玻璃微流控芯片,通过交流电对在微流控芯片中的高电导率溶液施加电场,达到不同尺寸聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球分离的目的;探讨了微球定向运动的动电学原理。结果表明,在电压为14 V,频率为100 k Hz时,直径为10和25μm的PS微球分离效率最好;在电压为10 V,频率为2 MHz时,直径为5和25μm的PS微球分离效率最好;对于直径分别为5、10和25μm的3种PS微球分离,在电压为11 V,频率为1 MHz时,可以达到大球和另外两种尺寸较小微球的快速有效分离,分离效率均可达90%以上。结果表明,相邻电极中间位置层流区域的形成,对微球分离起到关键作用。     

一种用于乳酸检测的新型微流控芯片

基于光度吸收原理,设计了一种集成片上混合和光纤检测功能于一体的微流控芯片,用于细胞和组织培养过程中乳酸代谢浓度的在线检测。通过光学设计软件(Zem ax)优化设计了吸收光路,得到微流控芯片沟道宽度为250μm,利用计算流体动力学软件(CFD)模拟确定了乳酸和显色剂片上混合时微流控芯片沟道的溶液完全混合位置和光纤检测点,采用微电子机械系统(MEMS)加工了基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片,将片上混合和光纤检测功能集成在一个以PDMS和载玻片组成的芯片上。实验结果表明,该芯片成功实现了乳酸和显色剂的片上混合和实时检测,检出限(LOD)为0.52 mmol/L(47 mg/L),乳酸浓度从1 mmol/L变化至5 mmol/L时的芯片响应时间为130 s,能够满足细胞和组织培养过程中乳酸在线检测要求。     

微流控芯片检测技术进展

介绍了目前微流控芯片应用的3种主要检测手段:质谱检测器、电化学检测器和光学检测器。微流控芯片是微全分析系统(μ-TAS)中最活跃的领域和发展前沿。人们在微流控芯片的研究中已经取得了很大的进展,研制出了多种微型化、集成化的芯片,而与微流控芯片配套的高灵敏度微型检测系统更是研制的热点。     

用于细胞排列的介电泳微流控芯片制备与实验研究

设计并制作了一种应用于细胞排列的介电泳微流控芯片,以实现细胞的非接触、批量排列。芯片主要包括PDMS微通道和“台阶”形ITO微电极。运用仿真软件COMSOL分析了微电极所形成的电场分布,确定了最大电场强度的位置;利用MEMS加工工艺制备了ITO微电极和PDMS微通道,PDMS微通道与带有ITO电极的载玻片经过氧等离子表面处理后,对准键合获得最终的微流控芯片。通过不同频率下的介电泳实验,实现了酵母菌细胞的介电泳运动,并确定了正、负介电泳运动的电场频率。结果表明,酵母菌细胞在溶液电导率为60μS/cm的环境下,1~10 kHz时,发生负介电泳运动;0.5~10 MHz时,发生正介电泳运动;50 kHz时,没有发生介电泳运动。并在施加8 Vp-p,5 MHz交流电压信号的条件下,实现了酵母菌细胞沿“台阶”形电极边缘直线排列。     

微流控电阻抗检测系统构建及其应用

凝血时间检测主要用于凝血障碍性疾病的初步诊断、抗凝药物的监测以及外科手术前的评估,是医生对患者自身凝血功能进行评价的一项重要指标。本文应用微流控电阻抗技术,提出了一种基于叉指电极的微流体凝血时间检测方法。使用软刻蚀方式制作微流控芯片,将固化后带有微通道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与带有刻蚀电极的导电玻璃键合,搭建微流控电阻抗检测系统。本实验通过对血浆活化部分凝血活酶时间(APTT)的检测,得出血液凝固过程中阻抗值的变化曲线,引入微积分概念,确定血液凝固时间。     

用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片设计与验证

设计并验证了一种用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片.芯片由一片聚二甲基硅氧烷(PDMS)沟道片和一片玻璃盖片组成, 在PDMS沟道片上集成了一个由两排微柱阵列围成的细胞培养室和两条用于输送培养基的侧沟道.微柱间距直接影响了芯片的使用性能, 是整个芯片设计的关键.基于数值模拟和实验验证, 本研究对微柱间距进行了优化设计.优化后的微流控芯片可以很好地实现细胞与细胞外基质模拟材料混合液的稳定注入、培养基中营养物质向培养室内的快速扩散和细胞代谢物的及时排出.在芯片上进行了神经干细胞的三维培养, 证明了芯片上构建的细胞体外微环境的稳定性.     

氯丙嗪分子印迹化学发光微流控传感器芯片的研究

以氯丙嗪分子印迹聚合物为识别物质,以鲁米诺-K3Fe(CN)6化学发光体系,建立了一种新型的氯丙嗪化学发光微流控分子印迹传感器芯片的检测方法。利用二氧化碳激光在聚甲基丙烯酸甲酯材质上刻蚀出200μm宽,150μm深的微通道,8 mm长,1 mm宽,0.5 mm深的微检测池。微检测池中填充50μm粒径大小的热聚合得到的氯丙嗪分子印迹聚合物作为识别物质,在线富集氯丙嗪,富集的氯丙嗪可以增强鲁米诺和K3Fe(CN)6的化学发光强度,以化学发光强度定量氯丙嗪量。该传感器的响应值与0.02~0.4μg/mL氯丙嗪呈良好的线性关系,检出限为8 ng/mL(3σ)。该微流控传感器芯片已用于测定人尿液中的氯丙嗪。     

微流控芯片差示式非接触电导检测器的研制

研制了一种适合普通厚度盖片的分析芯片的差示式非接触电导检测器。在芯片上制作分离通道和参比通道,并在独立的电极板上对应于两通道末端位置设置两对电极,分析芯片置于电极板上。信号发生器产生的高频信号分成两路,分别加至分离通道和参比通道对应的激发电极,两通道对应的接收电极的微弱信号经差示放大和整流。当组分经过分离通道电极间区域时,电导率与参比通道出现差异,获得检测信号。实验考察了激发频率、激发电压、电极间距等对检测性能的影响。在优化检测条件下,即检测频率100 kHz、检测电压10 V(Vp-p)、电极间距0.9 mm时,对K+的检出限达12μmol·L-1,相对标准偏差为1.1%,并成功用于Na+、K+离子的分离检测。该检测器适用于容易制作的普通厚度盖片的分析芯片的检测,且芯片与电极板相互独立,使用方便。     

聚二甲基硅氧烷/玻璃微流控芯片永久性粘合方法及其微通道表面改性研究及其应用

近年来,聚二甲基桂氧烷[Poly(dimethylsilloxane),PDMS]基质微流控芯片因其透光性能好,价格便宜,加工容易,适合大规模生产,成为微全分析系统(Micro total analysis system,μ-TAS)发展的一个热点^[1].PDMS易于复制微通道形状,且具有较高的保真度,省去了玻璃芯片刻蚀的复杂过程;而玻璃具有易于集成功能单元,散热性能好的优点,PDMS-玻璃杂合微流控芯片同时结合了PDMS和玻璃的优点,具有良好的发展前景^[2].     

微流控芯片简易安培检测器的制作及对烟酰胺片中烟酰胺的测定

搭建了微流控芯片简易安培检测器,并用于市售药品烟酰胺片中烟酰胺含量的测定。由碳纳米管微圆盘电极和钛管组成集成双电极,中间的碳纳米管微圆盘电极作为安培检测的工作电极,外套的钛管既作为安培检测的对极,又充当分离高压电源的地极,使其结构更加简化和微型化。优化了缓冲溶液种类、浓度,分离电压及进样时间等实验条件。结果表明,在10 mmol·L-1磷酸盐缓冲液(pH 7.8)中,进样10 s,在2.0kV电压下分离,烟酰胺在2 min内可实现较好的分离和检测,其线性范围为10~600μmol·L-1,检出限(S/N=3)为5.0μmol·L-1,相对标准偏差(RSD)为3.0%,平均加标回收率为99.1%。该装置实现了微型化和集成化,并具有检测灵敏度较高、选择性好、成本低等特点,可用于药品的质量控制。     

激光诱导荧光微流控芯片分析仪的研制

研制了一种基于激光诱导荧光检测方法的微流控芯片分析仪。该分析仪使用玻璃基质聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片,可一次性进行12通道的电泳分离实验。仪器采用共聚焦式光路结构,并可通过检测由微流控芯片反射的激光信息,控制步进电机实现芯片的自动精确定位。实验结束自动保存数据,绘制分离图谱。。对9种不同长度的50 bp DNA Ladder片段进行电泳分离及数据分析,耗时在5 min内,且分离效果良好。     

基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法

基于微流体脉冲驱动控制技术搭建了电化学微流控芯片的制备系统.首先将纳米银墨水和甘油溶液分别微喷射到玻璃基底表面形成微电极图形和微流道液体阳模图形;然后分别进行烧结和聚二甲基硅氧烷(PDMS)模塑工艺制得微电极和微流道;最后将微电极和微流道键合形成电化学微流控芯片.研究了系统参量对液滴产生的影响以及液滴直径和重叠率对液滴成线的影响,制得的微电极最小线宽为45 μm、厚度为2.2 μm、电阻率为5.2 μΩ·cm,制得的微流道最小线宽为35 μm,流道表面光滑.采用制得的电化学微流控芯片进行了葡萄糖浓度的电化学流动检测.结果表明,葡萄糖溶液的浓度与响应电流具有较高的线性关系,可对一定浓度范围内的葡萄糖溶液进行定量检测.基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法具有微喷射精度高、重复性好,制备系统结构简单、成本低廉等优点,可用于生化分析、生物传感器等领域的芯片制备.     

基于芯片介电电泳的细胞特性分析及种类判断

基于微流控芯片介电电泳( Dielectrophoresis,DEP)原理和技术,在自行设计制作的抛物线电极结构的微流控介电电泳芯片上,采用芯片介电泳临界频率测定法,选择缓冲液电导率为200～1000 μS/cm,激发电压为5V,分别对红细胞(RBC)、白细胞(WBC)和死活HepG2肝癌细胞的临界频率进行了测试,检测...     

CO_2激光-化学腐蚀制作金阵列微电极

微电极的制作是微流控芯片电化学检测的关键技术.本文提出CO2激光烧蚀结合化学腐蚀快速制作微流控芯片阵列微电极的方法.在溅射Au/Cr的玻璃基片上涂敷指甲油作牺牲层,利用CO2激光烧蚀开窗口,经化学腐蚀后获得阵列电极,电极宽度为100μm.考察了激光加工参数及牺牲层对电极加工质量的影响,对由键合包封制作的微流控芯片,循环伏安及流动注射分析测试表明,该电极芯片可用于微流控芯片的安培检测.     

一种微型FAIMS传感器芯片的研制

基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.     

微流控芯片荧光检测系统的研究进展北大核心CSCD

微流控芯片又称芯片实验室,具有检测高效、消耗试剂少、高通量、微型化和集成化等特点,许多检测方式(如光学检测、电化学检测)已经集成于微流控芯片上,而荧光检测是微流控芯片检测技术的常见手段之一。为此,在介绍了荧光检测技术的基本原理和光路结构的基础上,从激发光源、光传辅助手段和检测器等方面综述了微流控芯片荧光检测系统的研究进展,并对其发展进行了展望(引用文献55篇)。     

基于渗透脱水的自动化蛋白质结晶高通量筛选芯片

构建了一种基于渗透脱水模式的自动进样微流控结晶芯片. 该芯片通过真空预脱气将包含蛋白质和结晶剂的液滴自动分配至结晶微腔阵列中, 然后利用集成的一排包含不同浓度盐溶液的透析管道, 通过渗透脱水方式经一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜实现液滴的逐渐浓缩, 使之趋于过饱和状态, 进而形成结晶. 此芯片可一次筛选较宽范围的过饱和状态, 实现蛋白质结晶的快速优化. 利用模式蛋白溶菌酶的结晶实验验证了该芯片的性能.     

激光技术在聚合酶链式反应微流控芯片中的应用

评述了激光技术在聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)微流控芯片领域中的应用进展,包括激光技术在PCR微流控芯片微加工、微流体物理参数测量、温度循环控制以及芯片上在线产物检测(包括荧光实时定量/终点和毛细管电泳检测)中的应用。最后,展望了激光技术在未来基于PCR的微全分析系统(micro-total analysis system,μTAS)中的新应用。