阵列微流控浓度梯度网络用于细胞-化学刺激反应研究

设计和制作了具有5组平行浓度梯度形成网络和30个细胞培养池的微流控芯片,该芯片集成了细胞接种、培养、梯度浓度化学刺激、标记和检测等功能单元。芯片为玻璃-PDMS杂合结构,微流控通道刻蚀于玻璃层。芯片细胞培养池设计了系列围堰结构以利于细胞贴壁。细胞接种、灌流培养和试剂引入通过外接微量注射泵控制完成。该芯片可以生成连续、稳定的平行浓度梯度。观察发现,围堰结构有利于细胞接种和生长,乳腺癌MCF-7细胞在芯片灌流培养条件下生长良好。利用该芯片检测了在接受As2O3和乙酰丝氨酸(NAC)梯度浓度刺激后乳腺癌MCF-7细胞内谷胱甘肽(GSH)水平以及细胞阿霉素敏感性的变化,分析乳腺癌细胞阿霉素敏感性与细胞内GSH水平的关系。MCF-7细胞内GSH水平的变化与刺激药物浓度呈剂量-效应依赖关系,在接受As2O3刺激后GSH水平有所下降;而在接受NAC刺激后GSH水平有所升高。MCF-7细胞阿霉素敏感性与GSH水平相关。在降低GSH水平后药物敏感性升高;而升高细胞内GSH水平后敏感性降低。这种阵列微流控浓度梯度网络可以用于高通量细胞-化学刺激反应研究,有潜力成为细胞水平大规模药物筛选的技术平台。     

基于流体动力单细胞高效捕获的微流控芯片结构研究进展

单细胞分析对于重大疾病的早期诊断及治疗、药物筛选和生理病理过程的研究具有重要意义。微流控芯片能够精确控制单细胞的微环境,实时监测单细胞的行为,已成为单细胞分析的强大工具。单细胞捕获是单细胞分析的重要步骤。目前已报道了多种微流控芯片用于单细胞捕获的方法,其中基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法具有操作方便、单细胞捕获效率高等优点,受到研究人员的广泛关注及使用。为了全面了解基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法的研究现状,掌握单细胞高效捕获的微流控芯片结构设计,实现单细胞精准快速分析,本文综述了基于流体动力的单细胞高效捕获（>70%）原理及微流控芯片结构,根据结构设计不同分为微井结构、微柱结构和旁路通道结构,介绍了单细胞高效捕获的微流控芯片优化过程,总结了微流控芯片的材质、结构特点及单细胞捕获效率等,对不同单细胞捕获结构的优势及不足进行了分析。最后,对基于流体动力的微流控芯片单细胞捕获方法的发展趋势进行了展望。     

精准入微——将微流控技术引入分析化学教学的探讨

微流控技术凭借其优异的微尺度操控能力,在分析化学和其他诸多领域得到了广泛而快速的发展。在本科阶段的分析化学课程引入微流控技术有助于提高分析化学教学的前沿性和趣味性,促进创新型人才的培养。本文回顾了微流控技术的发展史并挖掘了其中蕴含的课程思政元素,简要介绍了微流控技术的重要理论和微流控芯片的基本制作方法,讨论了微流控技术与分析化学的联系。在此基础上介绍了近年来微流控技术在分析化学领域,尤其是生命分析科学领域的研究进展,以期为分析化学教学引入微流控技术提供参考。     

一种微流控芯片中大体积进样方法及专用芯片

本发明涉及微流控芯片系统的进样方法。在使用固定相的微流控芯片系统中,于芯片分离通道与流动相人口之间设置两个或两个以上的分流通道。通过控制其中流体的切换和截止,实现对微流控芯片系统的大体积进样。该方法适合于微流控芯片中电色谱、加压电色谱和液相色谱模式下的大体积进样。该方法的优点为：可实现微流控芯片中大体积样品的上样;克服了系统中的梯度延迟效应,     

非线性控制系统的梯度扩张的能达性

研究了仿射非线性控制系统的梯度扩张系统.利用非线性控制系统的微分几何理论,通过计算梯度扩张系统的输出函数沿着输入向量场和系统向量场的李导数,讨论仿射非线性控制系统的梯度扩张系统的能达性分布,研究了非线性控制系统和它的梯度扩张系统的能达性之间的关系,证明了如果梯度扩张系统是能达的,则原非线性控制系统也是能达的.     

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。     

基于离子浓差极化的立体式海水淡化微流控器件研究

海水淡化是解决人类淡水资源匮乏的一个重要途径。现有的海水淡化技术存在设备体积大、海水淡化成本高等问题。本研究采用聚二甲基硅氧烷( PDMS)制备了基于离子浓差极化原理的海水淡化器件,采用盐溶液模拟海水,进行盐离子和水分子分离的研究。研究了不同的外加电压、盐溶液在通道中的流动速度、盐溶液通道深度和Nafion纳米通道的深度等实验条件和结构参数对微流控器件分离盐离子和水分子的影响。对微流控器件的结构参数进行了优化。实验结果表明,采用外加电压为25 V、盐溶液流速为4μL/min、盐溶液通道深宽比为1：20、Nafion纳米通道深度为450~500μm的微流控器件进行盐溶液分离,除盐率可达到99%。研究结果对于开发新型高效、低能耗的海水淡化器件有重要的指导意义。     

数字核酸扩增检测技术的研究与应用进展

近年来,微纳尺度流体控制技术由于具备实现多相、多步和平行反应的优势,已成为传统分析手段的首选的补充和替代方法.其与核酸扩增方法的完美结合,有效推动了数字核酸扩增检测(Digital nucleic acid detection,dNAD)技术的建立与发展.作为可实现单分子水平检测的分析方法,dNAD技术已成为分子诊断领域重要的组成部分.本文回顾了dNAD技术的发展历程,阐述了其检测原理,以及相比于传统方法的优势,对其最新研究与应用进展进行了综述,并对其未来的发展进行了展望.     

新型3D纸基微流控分析器件的研制及应用

基于棉涤线进样通道、过滤区、检测区和"开关元件",研制了一种新型3D纸基微流控分析器件,并应用于食盐中IO-3的测定。实验探讨并优化了该器件的制备和测定条件。在优化的测定条件下,显色测定灰度值与IO-3浓度在5~250μmol/L范围内呈线性关系,检出限为2.3μmol/L。该方法可应用于实际样品中IO-3的测定。     

自适应遗传算法在光伏发电系统中的应用

针对光伏阵列在受到阴影遮挡时光伏发电系统总功率大幅下降的问题,采用分布式光伏阵列与光伏逆变器的群控方法,通过开关矩阵将多个光伏阵列与多台光伏逆变器相连,形成灵活多变的光伏发电网络拓扑结构,并根据该网络拓扑结构的工作原理,提出了相应的自适应遗传算法来实现分布式光伏阵列与光伏逆变器之间的群控管理.仿真及实验结果表明,光伏阵列受到阴影遮挡时,该算法使得光能的转换效率明显优于常规典型的分布式光伏发电方式,为有效利用光能提供了思路.