基于微流控芯片-质谱联用的细胞分析研究进展

微流控芯片与质谱联用为细胞研究提供了一个很好的研究平台.质谱的高灵敏度和对化合物独特的鉴别能力可以从复杂的化学信息背景中筛选识别出微量目标物,是细胞分析理想的检测手段.本文重点综述了近年来基于微流控芯片-质谱联用技术的细胞研究进展,从芯片-电喷雾质谱(ESI-MS)接口技术、集成化的样品前处理技术、细胞的药物代谢和细胞相互作用研究及基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)的细胞分析应用等方面总结了最新的方法和技术发展.并展望了芯片-质谱联用新技术应用于细胞分析的可能性.     

微流控技术应用于细胞分析的研究进展

微流控技术由于其固有的优势已发展成为细胞分析中一个强有力的工具.本文从微流控芯片上的细胞培养、细胞微环境的模拟和控制、单细胞分析、芯片器官以及微流控芯片与质谱联用技术等方面对微流控技术在细胞分析研究中的应用进展进行了介绍,并对这一技术的发展前景进行了总结和展望,希望能为相关研究的开展提供启发.     

基于微流控技术的细胞水平高通量药物筛选系统的研究进展

药物筛选是新药研发的关键步骤,创新药物的发现需要采用适当的药物作用靶点对大量化合物样品进行筛选。高通量筛选系统能够实现数千个反应同时测试和分析,大大提高了药物筛选的实验规模和效率。其中基于细胞水平的高通量药物筛选系统因为更加接近人体生理条件,成为主要的筛选模式。而目前发展成熟的高通量细胞筛选系统主要基于多孔板,存在细胞培养条件单一、耗时费力、试剂消耗量大等问题,且较难实现复杂的组合药物筛选。微流控技术作为一种在微米尺度通道中操纵和控制微流体的技术,具有微量、高效、高通量和自动化的优点,能较好地克服多孔板筛选系统的不足,为构建细胞高通量药物筛选系统提供了一种高效、可靠的技术手段。微流控系统在细胞培养材料、芯片结构设计和流体控制方面均可灵活变化,能更好地实现对细胞生长微环境的调控和模拟。文章综述了基于微流控技术的细胞水平高通量药物筛选系统的研究进展,按照不同的微流体操控模式,对基于灌注流、液滴和微阵列的3种类型的微流控细胞筛选系统进行了分类介绍,并分别总结了它们的优缺点,最后展望了微流控细胞水平高通量药物筛选系统的发展前景,提出了该领域目前存在的问题以及解决问题的方向。     

基于微流控芯片的肿瘤细胞体外药敏试验研究进展

在抗癌药物研发及疾病治疗过程中,药物溶液实现梯度浓度及混合配置,对确定最佳浓度和联合治疗方案至关重要。微流控技术通过设定微通道网络实现复杂的溶液处理,可进行药理学分析。微流控技术是构建体外微环境、开展细胞培养和药敏研究的重要手段。本文针对肿瘤细胞体外药敏试验研究,在微流控技术原理、制造材料、结构设计和制造特点等方面,对近10年来微流控芯片功能结构、在细胞体外培养和药物筛选应用中的研究进展做了概括和综述,对未来用于癌症个性化治疗的微流控芯片结构和功能进行了展望。     

近期微流控芯片疾病诊断技术的研究进展

微流控芯片具有液流可控、样品消耗量小、反应速度快、易于集成化等特点,在临床诊断和疾病筛查领域具有广阔的发展前景。本文针对近年来微流控芯片技术在疾病诊断方面的最新研究进展,从疾病标志物检测、细胞筛选和药物代谢研究及疾病诊断微流控芯片装置的发展现状等方面概述其在疾病诊断方面的应用和发展。     

微流控芯片-质谱联用细胞分析方法研究进展

细胞分析和代谢物分析在生物系统中起着重要的作用。微流控技术已成为细胞生物学研究的一个重要工具。该文总结了最近微流控芯片在细胞和代谢物的分析,尤其是微流控芯片与质谱联用技术的应用。同时对微流控芯片上细胞的生物学研究提出了见解和看法,希望能对感兴趣者提供一些启发。     

浓度梯度微流控芯片在药物筛选中的应用

微流控芯片技术作为21世纪极具代表性的微型分析平台技术之一,以其试剂消耗低、分析微型化、可集成化、易于控制、自动化和良好的生物相容性等优点而成为研究热点,在生物、医学、食品和环境等多个领域都有杰出表现,尤其是药物筛选领域。其中备受关注的浓度梯度微流控芯片更是取得了显著成果。本文综述了近年来用于药物筛选的浓度梯度纸基芯片、浓度梯度水凝胶芯片、浓度梯度液滴芯片、浓度梯度聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的研究进展;同时对浓度梯度微流控芯片在单细胞分析、组合药物筛选、三维(3D)细胞培养和细胞微环境模拟等方面的应用及优缺点进行了阐述,并在此基础上对其发展前景进行了展望。     

集成药物代谢微流控芯片的研制

本文研制了一种集成药物代谢微流控芯片, 此芯片可以同时完成药物代谢物的分子检测和代谢过程对药物细胞毒性的影响评价, 为进一步的药物代谢和药物相互作用研究奠定了良好的基础.     

微流控技术在生命分析化学中的应用进展

微流控分析系统与宏观条件下的分析体系相比,具有样品和试剂消耗小、传质传热效率高、生物相容性较好、高通量并行分析、功能单元集成化、微型化及自动化控制等特点,在分析化学尤其是生命分析化学领域得到了广泛应用。本文以涉及细胞的微流控技术为切入点,主要介绍了近五年来微流控芯片相关技术的发展,如芯片材料与制作技术、表面改性技术和液滴技术等,并简单总结微流控技术在药物筛选和细胞分析等生命分析化学领域的研究应用进展。     

微流控芯片上细胞培养与分析方法研究进展

微流控芯片以其强大的微流体和微小物质控制能力成为研究单细胞、细胞群落乃至生物组织的重要手段。在本篇综述中,我们将以微流控芯片上细胞体外培养模型的建立为主,对近几年来重要的研究工作加以评述,全面地介绍微流控技术在细胞生命科学研究中应用的优势和未来发展方向,具体包括微流控芯片的细胞操控能力、细胞培养微环境的构建以及芯片联用检测手段,希望为从事这一领域研究工作的读者提供一些新的思路。     

基于微流控芯片的乳腺癌细胞微环境酸化检测

建立了基于微流控芯片的乳腺癌微环境酸化模型和动态检测微环境酸化情况的分析方法。设计了一种多层复合式微流控芯片,将乳腺癌细胞悬液引入含有水凝胶前体的芯片培养室后,在硝酸纤维素薄膜上固化形成3D培养支架。芯片通道连续灌流模拟血流供应,并将非电化学的pH检测器引入芯片,通过图像分析得到实时的pH变化。通过观察癌细胞的存活率、增殖率、乳酸水平及pH值,分析微环境的酸化情况,同时与正常细胞进行比较。结果表明,连续灌流培养7 d,乳腺癌细胞的存活率保持在90%以上;随着培养天数的增加,芯片上癌细胞微环境的pH值逐渐降低,且灌流速度越低,pH值下降越明显,而正常细胞微环境的pH值无明显变化。基于微流控芯片的微环境酸化检测平台可实时动态检测微环境的pH值,有望成为相关肿瘤研究的有力工具。     

微流控芯片技术在生殖研究中的进展

生殖是生物体最基本特征之一，是物种得以延续和进化的保证。近年来，微流控芯片系统得到了迅猛发展，技术也逐渐成熟，具有良好的应用前景。在生殖研究中，微流控技术具有以下优势：微管道的形状和尺寸可以灵活设计，从而更好地模拟生理环境；微流控芯片对样品的消耗量低；微流控技术具有很高的集成性。微流控技术已被应用到精子活力评价与筛选、精子的化学趋向性筛选、卵丘细胞去除、透明带移除、卵细胞定位与筛选、受精过程、早期胚胎培养以及生殖器官模拟等各个方面。该文着重介绍近几年基于微流控技术生殖研究的最新进展，并对其应用前景进行展望。     

水凝胶微流控芯片的快速加工及在细胞培养检测中的应用

采用具有紫外光聚合性能的聚乙二醇(PEG)基水凝胶材料, 通过紫外光聚合作用快速加工双层水凝胶微流控芯片, 并验证了其对肿瘤细胞代谢液进行检测的可行性. 与传统微流控芯片材料相比, 该水凝胶芯片材料具有更好的生物相容性及可操控性, 可直接加工成形, 在生物学领域特别是细胞培养过程控制方面具有良好的应用前景. 实验结果表明, 该水凝胶微流控芯片可在微尺度空间有效模拟细胞生长环境, 并实现对细胞连续捕获后的原位培养. 将该芯片与卟啉可视阵列传感器系统结合, 经代谢特征分析可有效区分不同种类肿瘤细胞, 实现芯片细胞培养平台上的细胞代谢指纹快速可视化传感检测.     

芯片液相色谱技术进展

微型化是现代分析仪器发展的重要趋势。微型化液相色谱仪器在提供与常规尺度液相色谱相同甚至更高分离效率的同时,可以有效减少溶剂和样品的消耗;在液相色谱-质谱联用中,低流速进样可以有效提高质谱离子源的离子化效率,提高质谱检测效率;对于极微量样品的分离,微型化的液相色谱可以有效减少样品稀释;液相色谱的微型化还有利于液相色谱仪器整体的模块化和集成化设计。芯片液相色谱是在微流控芯片上制备色谱柱并集成相应的流体控制系统和检测系统。芯片液相色谱是色谱仪器微型化的一种重要方式,受到学术界和产业界的普遍关注,但是这一方式也充满挑战。液相色谱微流控芯片需要在芯片基底材料、芯片色谱柱的结构设计、微流体控制技术、检测器技术等方面做出创新,使微流控芯片系统适配液相色谱分离技术的需要。目前芯片液相色谱领域面临的主要问题在于芯片基底材料的性质难以满足芯片液相色谱进一步微型化和集成化的需求;因此芯片液相色谱在未来的发展中需要着重关注新型微流控芯片基底材料的开发以及微流控芯片通道结构的统一设计。该文着重介绍了芯片液相色谱技术近年来的研究进展,并简要展示了商品化芯片色谱当前的发展情况。     

基于微流控技术的单细胞生物物理特性表征

单细胞水平的生物物理特性表征,可有效阐明细胞的功能和状态,揭示细胞的单体差异性,对于细胞的分化和病理研究,以及疾病的早期临床诊断和治疗具有非常重要的意义。由于具有与细胞尺度相匹配的微米级腔道,微流控芯片比传统生化方法更适合单细胞样本的微环境精确控制、高通量定向操纵及多参数非特异性检测,已成为单细胞表征与分析的一项重要技术平台。本文总结了基于微流控技术的单细胞生物物理特性表征方法及其应用的最新进展,着重分析微流控芯片在常规方法难以达成的单细胞和高通量研究中的独特优势,最后探讨了微流控单细胞生物物理特性检测芯片在临床应用中面临的挑战和未来的发展动向,并提出一种新型的单细胞多参数同时表征的微流控分析器件。     

外加场分离技术与微流控技术联用在微纳尺度物质分离中的研究进展

微纳尺度物质的分离和分选在精准医学、材料科学和单细胞分析等研究中至关重要。精准、高效和快速的分离微纳尺度物质能够为癌症的早期诊断、生物样品检测和细胞筛选提供重要帮助,其中基于外加场分离技术的分离微纳尺度物质因可以对微纳尺度物质高效在线分离和分选,被广泛应用于微纳米颗粒、外泌体以及生物细胞的分离工作中,而目前多数外加场分离技术存在装备繁琐和样品消耗大等问题。微流控技术是一种通过制作微通道和微流控芯片操纵微小流体对微纳尺度样品组分进行分离的技术,因具有快速检测、高通量、在线分离、集成性高、成本低等优势现被应用于微纳尺度物质分离分析中,是一种微纳尺度物质分离的有效方法,通过在微流控芯片上设计不同的通道及外部配件提高主动场对微纳尺度物质分离效率。外加场分离技术与微流控技术联用可以实现微纳尺度物质的无损、高效、在线分离。该综述主要概述了近年来在微流控芯片上依托流动场、电场、磁场及声场等外加场分离技术来提高对微纳尺度物质分离效率的研究现状,并将各个外力场对单细胞、微颗粒等微纳尺度物质的分离进行分类介绍,总结各自的优缺点及发展应用,最后展望了外加场分离技术与微流控技术联用在应用于癌细胞的早期筛查、精确分离微尺度物质领域的未来发展前景,并提出联用技术的优势和未来应用等。     

基于代谢组学技术的辛伐他汀对磷脂类物质作用的初探

用超高效液相色谱和高分辨飞行时间质谱（UPLC／Q-TOF MS）联用技术,跟踪小鼠给予药物辛伐他汀前后血清中的内源性代谢物的变化,开展基于代谢组学技术的辛伐他汀对磷脂类物质作用的研究．研究结果显示：辛伐他汀药物对血清中磷脂类物质有较大影响,本文对其中6种具有显著性差异的标记物进行了结构确认,并对这些物质与降脂作用的关系进行了讨论．研究结果表明,将代谢组学技术应用于药物的作用效果研究,对新药研发和合理临床用药具有重要的指导意义．     

微流控系统在生化分析领域的新应用

微流控芯片是近年来新兴的研究领域,它由微米级别的微通道及辅助器件构成,并且有着低试剂消耗量、响应时间短、高精度、高灵敏度、高集成度和独特的微观物理现象等特性。微流控芯片的独特优势为生物样品的处理与分析、生物模拟、药物传递和多组分分析等领域提供了前所未有的机会。为获得理想、完善的微流控平台,还需进一步挖掘微流控芯片的潜在应用。本文回顾了微流控芯片在生化分析领域中的新应用,分析了其优劣势与存在的挑战,并预测了微流控芯片未来可能的发展趋势,指出了微流控芯片"走出实验室"投入实际应用的可能。     

器官芯片及其应用

微流控芯片是细胞体外培养的重要平台,基于该平台所发展的器官芯片技术更因其能够模拟人体器官的复杂结构及功能而受到重视.本文从不同器官的角度介绍了近年来器官芯片技术在构建人体生理学模型、药物研发及毒理学研究中的应用,并对器官芯片技术的发展前景进行了展望.     

基于微流控芯片的固相萃取技术的研究进展

作为近年来最前沿的分析技术之一,微流控芯片技术具有高通量、微型化、多功能和集成化等独特优势,目前,该技术主要以生命科学体系为研究对象。但由于生化样品存在基质效应与干扰组分,使得样品分析备受干扰。因此发展微流控芯片中的样品前处理技术,对于样品尤其是复杂的生物样品的纯化和富集极其重要,同时这也是微流控芯片系统走向集成化和微型化必须突破的瓶颈之一。本文针对应用广泛的固相萃取技术,重点综述了微流控芯片上固相萃取技术的几种不同模式即开管柱、填充柱以及整体柱的特点及优缺点,并对微流控芯片系统的发展做出了展望。