将微流控分析引入高校分析化学的实验教学

微流控分析实验教学作为微流控分析教学的重要组成部分,对学生更好地了解微流控分析的特点和优势,激发学生的学习兴趣具有积极作用。根据微流控分析理论教学内容,设计了两个简单,易在普通实验室开设的实验用于微流控分析实验教学。     

惯性效应在微流控芯片中的应用

作为一种操控粒子或流体的新技术,基于流体惯性的操控技术已被应用于微流控芯片中粒子的输运、分选、聚焦及试样的混合和反应等操作,而在微尺度惯性效应基础上的惯性微流控芯片由于具有高通量、无需外场介入、低成本、易集成及微型化等众多优点,可用于解决医疗诊断、生化分析、合成化学及环境监测等领域的检测分析和微量操控问题,因此对该技术的机理及应用研究已成为目前微流控技术领域一个重要的研究热点。本文在介绍惯性微流控芯片机理及其研究进展的同时,从惯性聚焦、惯性分选及基于Dean流的微混合器和微流控光学器件等几个方面对惯性微流控芯片的最新应用研究进展进行了较为详细的介绍和分析比较。在此基础上,分析了惯性微流控芯片的局限和未来需要解决的问题。     

微流控芯片上同工酶的孵育及活性检测

建立了一种在微流控芯片上进行同工酶孵育及活性检测的方法. 该方法在集成温控装置的微流控芯片上实现对同工酶与辅酶反应进程的控制, 完成同工酶的进样、孵育反应、电泳分离和活性检测的实验步骤. 建立了基于微流控芯片的同工酶荧光检测系统, 使用360 nm光源激发辅酶产生荧光, 在460 nm处选择性采集荧光信号. 在微流控芯片上实现了同工酶样品的快速活性检测, 酶活性检测限达到0.5 U/L.     

微流控技术在纳米合成中的应用

微流控技术具有微型化、集成化的特点,且所合成产物形貌和单分散性好,已经越来越多的被应用于纳米材料的合成中。 本文对微流体技术在纳米材料合成中的应用做了系统的阐述。 对微流控芯片中流体流动、混合机理进行了介绍,并详细介绍了微流控芯片的制作工艺,展望了微流体技术在合成纳米材料中应用前景。     

基于微流控技术平台的Pt基三元电催化剂高通量合成和筛选（英文）

高性能铂基电催化剂的高效合成和筛选对于加速其在各个领域的进一步发展和应用具有重要意义。微流控高通量技术在铂基电催化剂的合成参数优化应用方面具有巨大的潜力。然而,缺少性能评估的微流控高通量合成无法最大限度地发挥其优势。在这项工作中,我们构建了将材料的高通量合成与高通量筛选相结合的多功能平台。该平台的微流控芯片可以生成三种不同前驱体金属离子的20级浓度梯度。微反应器阵列具有100个微通道,用于材料合成和电化学表征。利用该平台我们合成了5组铂基三元电催化剂(共计100种不同的组分),并进行了电化学表征,直接确定了Pt基三元电催化剂对析氧反应的最佳组成。这表明我们所构建微流控高通量平台具有高效性和灵活性,可大大缩短了新材料开发和材料性能优化的周期。     

液滴微流控技术在生物医学中的应用进展

液滴微流控是微流控芯片领域的一个重要分支,由于其诸多独特优势而得到了广泛的应用与研究.本文将概述液滴微流控的特点和基本原理,同时对近年来其在生物医学中的应用进行了简要综述,并展望了液滴微流控技术的发展前景.     

微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展

随着近年新合成或提取的化合物大量涌现,药物筛选朝着快速、高效、高通量方向发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为药物的筛选提供了新的方法和技术平台。本文简要介绍了酶抑制剂筛选,重点评述基于微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展。     

碳量子点的合成研究进展与展望

碳量子点(CQDs)呈现出的亲水性、低细胞毒性、化学及光稳定性等优异性质,使其在化学、生物医学、传感学及光电子学领域得到了广泛的关注与应用。本文重点介绍CQDs合成的最新进展,总结了宏观条件下CQDs合成的自上而下法(弧光放电、激光烧蚀、电化学等)与自下而上法(化学氧化、热分解、微波加热等),比较了不同合成方法中碳源的利用率、反应条件、产物的尺寸分布、荧光性能及应用,讨论了各种合成方法的成功之处与存在的问题。文中详细介绍了基于微反应器原理的反胶束法和模板法在CQDs尺寸可控合成领域的应用。微流控芯片技术在纳米材料合成中显现安全、高效、可控等优于宏观反应体系的优势,结合目前微流控芯片合成CQDs的研究进展,可以预期微流控芯片在不久的将来将会在CQDs的合成中得到更成功的应用。     

微流控技术在微/纳米材料合成中的研究进展

微/纳米材料因其尺度的微小而具有异于宏观材料的特殊性质, 在多个领域都有着丰富的应用. 近年来, 微流控技术因其微量、高效、高通量、微型化、集成化和自动化等独特的优势在微/纳米材料的合成中引起了广泛的关注. 本综述从微反应器的结构形式及反应方式两个角度进行分类, 介绍了微流控技术在无机材料、有机材料和复合材料中的具体应用, 并对该领域未来的主要发展趋势进行了展望. 微流控技术为微/纳米材料的合成提供了新的思路和方法, 在工业生产和学术研究中都蕴含着丰富的可能性和巨大的潜力.     

微流控芯片液滴生成与检测技术研究进展

微流控芯片液滴技术是一种操控微小体积液体的新技术,既可实现高通量微观样本的生成及控制,也可进行独立液滴的操作。分散的微液滴单元可作为理想的微反应器,在生物医药中的药物筛选、材料筛选和高附加值微颗粒材料合成领域展现出巨大的应用潜力。液滴微流控芯片是利用流体剪切力的改变,使互不相溶的两相流体在其界面处生成稳定、有序的液滴,目前微液滴的生成方法主要有水动力法、气动法、光控法和电动法等。基于液滴的微流控系统越来越多地被应用于执行复杂的多重反应、测量和分析,可以进行超小体积和超高吞吐量的化学和生物实验。对液滴微流控系统而言,液滴的速度、大小和内容物含量会影响最终的检验结果,因此对液滴形成速率和液滴的内容物含量的实时检测至关重要,目前最常用的液滴检测方法有光学检测技术与电学传感检测技术。对两相流液滴生成机理以及现有液滴生成技术开展了讨论分析,同时对液滴检测技术进行了评述。     

用于细胞破裂的微流控生物芯片的研制

基于微电子机械系统(MEMS)技术,研制成一种夹流式血细胞破裂微流控生物芯片。细胞样品在破胞试剂夹流作用下导入芯片并在微沟道中流动,两种液体在流动过程中充分混合,导致细胞破裂。采用抗凝全血为细胞样品,比较胍盐和曲拉通的破胞效果;并分析在胍盐破裂细胞条件下,细胞浓度和流速对破胞效果的影响。控制破胞试剂流速远大于样品流速,可在几秒钟内完成细胞的破裂;保持破胞试剂与样品流速的比例,同时提高流速可在芯片上实现细胞的快速破裂。夹流式细胞破裂芯片具有与细胞分离芯片和脱氧核糖核酸(DNA)提取芯片相集成的潜力,可实现对复杂生物样品预处理操作,为实现微全分析系统打下良好基础。     

微通道反应器在合成反应中的应用

微流控学(microfluidics)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,是近10年来迅速崛起的新交叉学科.流体在微流控芯片微米级通道中,由于尺度效应导致了许多不同于宏观体系的特点,例如分子间扩散距离短、微通道的比表面积大、传热和传质速度快等,促进了微流控芯片在有机合成反应中的发展.本文总结了微通道反应器的特点、微通道反应器中常用的流体驱动技术和微通道中流体的混合技术.通过一系列在微流控芯片中进行的有机合成反应,包括液-液均相反应、催化反应、相转移反应和异常激烈的有机合成反应等,进一步说明了微通道反应器同时具有微量和连续流动的优点.微通道反应器的发展不但在合成路线的优化方面有重要意义,而且有助于相关化学工业过程的改进.     

基于微流控芯片的72重单核苷酸多态性族群推断系统的构建

建立了常染色体单核苷酸多态性（SNPs）复合检测芯片体系,用于未知个体的族群来源推断。基于前期筛选的74-SNPs组合,采用竞争性等位基因特异性聚合酶链式反应（PCR）的原理构建SNPs的扩增体系,在微流控芯片的每个反应孔内完成一个SNP的检测,通过高通量PCR微流控芯片实现了其中72个SNPs的同步检测。芯片的扩增由平板PCR仪完成,反应孔的荧光信号通过激光共聚焦扫描仪检测,最终通过提取的荧光值进行结果分析。使用该芯片检测获得52份样本的SNPs分型,分型结果的准确率为100%。以57个人群的3628个样本为参考人群数据库,进行20份样本的族群来源推断,推断结果与样本的实际来源一致。本研究建立的常染色体72个SNPs微流控芯片体系可以有效地进行SNP多态性分析检测,基于参考数据库,20份检测样本族群推断的准确性为100%。     

Integrated microfluidic devices

“With the fundamentals of microscale flow and species transport well developed, the recent trend in microfluidics has been to work towards the development of integrated devices which incorporate multiple fluidic, electronic and mechanical components or chemical processes onto a single chip sized substrate. Along with this has been a major push towards portability and therefore a decreased reliance on external infrastructure (such as detection sensors, heaters or voltage sources).” In this review we provide an in-depth look at the “state-of-the-art” in integrated microfludic devices for a broad range of application areas from on-chip DNA analysis, immunoassays and cytometry to advances in integrated detection technologies for and miniaturized fuel processing devices. In each area a few representative devices are examined with the intent of introducing the operating procedure, construction materials and manufacturing technique, as well as any unique and interesting features.     

微流控芯片电泳的研究进展

该文综述了微流控芯片电泳的制备、结构和应用,比较了不同材料微流控芯片电泳的制备机理、表面改性和性能特点,归纳和总结了不同结构微流控芯片电泳的进样、分离和检测系统以及不同类型微流控芯片电泳在荧光物质、金属离子、糖、药物、核酸、DNA、氨基酸、多肽和蛋白质分析中的应用,并对微流控芯片电泳的未来发展方向做了展望.     

基于复合型微流控芯片的紫外检测电泳分析系统的优化及应用

我们^[1]于2002年提出了复合型微流控芯片的紫外检测电泳分析系统.该系统具有简单可行和通用性好等优点,但也存在分离效果不佳的缺点..     

用于微全分析系统的数字化微流控芯片的研究

研制出一种基于介质上电润湿(electrowetting-on-d ielectric,EWOD)机制的可编程数字化微流控芯片。它采用“三明治”结构:受控离散液滴被夹在两极板之间;下极板以硅为衬底,掺杂多晶硅作为芯片微电极阵列,其上涂覆有Teflon(AF1600薄膜的S iO2作为疏水性介质层;上极板是涂覆有Teflon(AF1600疏水薄膜的透明电极。通过分析数字化微流控系统的基本操作(离散液滴的传输、拆分及混合)的物理机理和模拟优化,在35 V低驱动电压下实现了约0.35μL和0.45μL去离子水离散液滴的传输和合并,并在70 V驱动电压下实现了0.8μL液滴的拆分等操作。