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。     

微流控芯片上的细胞分析研究进展

近年来,微流控分析系统(μTAS)在生物细胞分离领域的发展引起了广泛的关注。微流控芯片的微米级尺寸的通道适合于单细胞样品的引入、操控、反应、分离和检测,已经在微芯片上实现了上述功能,并将这些功能集成在具备毛细管电泳分离功能的微芯片上。     

微流控芯片细胞实验室

以作者所在课题组近年开展的研究工作为基础,阐述了微流控芯片细胞实验室的平台特征,并从细胞个体、群体和多细胞生命体研究等三个方面概述微流控芯片细胞实验室的应用对象特征,显示其在生物医学领域的应用前景。     

微流控芯片二维电泳研究进展

综述了微流控芯片二维电泳技术及其在生命科学中的应用,包括胶束电动力学毛细管色谱(MEKC)与毛细管区带电泳(CZE)、等电聚焦(IEF)与CZE、开管电色谱(OCEC)与CZE耦联等模式的二维微流控芯片。展望了二维微流控芯片的应用前景。     

微流控芯片上的免疫分析

近20年来,随着微流控芯片加工技术的不断发展,微流控分析已从一个概念发展为当前世界上最前沿的科技领域之一,微流控芯片上免疫分析的方法研究也取得重要进展。这些芯片包含传输流体的微通道和免疫分析程序中部分或全部的必要组件。微流控技术用于免疫分析在减少试剂用量、缩短分析时间、自动化等方面提高了分析性能。本文综述了微流控芯片上免疫分析的发展、分类,并评述了各类微流控免疫分析芯片的性能及优缺点。     

聚焦2010年度《分析化学》微流控芯片分析发展和应用

对《分析化学》2010年度有关微流控芯片分析技术作了分类,评述了各种分析技术的特点与应用情况,并与国外μTAS发展的整体趋势进行了对比.     

微流控芯片上电驱动在线富集技术的研究进展

微流控芯片上电驱动在线富集技术是一种有效提高分析效率、检测灵敏度和降低对检测器要求的技术和方法。本文针对目前微流控芯片分析系统中生化样品的预处理问题,对芯片上电驱动在线富集技术进行了分析讨论,介绍了等速电泳、等电聚焦、场放大和介电电泳的样品预富集技术在微流控芯片上的实现与应用,并对每一种技术的原理、特点、存在的问题、近年发展的状况和发展趋势进行了综述。     

微流控芯片的研究及产业化

以大连研究团队的近期工作为基础,结合2015年末召开的“深圳-大连微流控芯片及其产业化战略研讨会”内容,扼要阐述作者对近期微流控芯片的研究及产业化的基本看法.鉴于微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用,本文重点介绍了微流控芯片在现代生物化学分析、即时诊断、材料筛选-材料合成以及组织-器官仿生等4个应用领域的研究趋势,讨论了3D打印技术的崛起对微流控芯片的影响和挑战,阐述了微流控芯片作为当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的潜在战略领域,在全球范围内产业化的发展势头.全文引用文献69篇.     

微流控芯片子宫

由于体外环境对受精和胚胎发育的影响,现有人工辅助生殖技术存在受精成功率低和胎儿出生后风险高的问题。针对上述问题,本研究发展了一种基于微流控芯片的人工子宫,其特色在于使用子宫内膜细胞-胚胎共培养机制,并以连续灌流方式实现细胞与外界物质交换。实验利用上述芯片完成了排卵、受精、着床以及胚胎发生等一系列过程。与传统方法相比,芯片方法不仅操作简便,而且可以获得更高的桑椹胚率和囊胚率。已经取得的研究结果显示,这种芯片子宫有希望发展成人工辅助生殖的有力工具。     

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。     

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.     

微流控纸芯片的加工技术及其应用

微流控纸芯片是一种新兴的微流控分析技术平台,具有成本低、加工简易、使用和携带方便等优点,在临床诊断、食品质量控制和环境监测等应用领域具有很大的应用前景,近年来,引起广大科学工作者极大的兴趣。本文着重介绍目前文献相继报道的各种纸芯片加工技术,包括紫外光刻、蜡印、等离子体处理、喷墨打印、喷墨溶剂刻蚀、绘图、柔印和激光光刻等技术。此外,还介绍了微流控纸芯片分析中的检测方法及其应用。     

Size‐Controlled Fabrication of Polydiacetylene‐Embedded Microfibers on a Microfluidic Chip

A microfluidic technique was employed to fabricate polydiacetylene (PDA)‐embedded hydrogel microfibers. By taking advantage of calcium ion‐induced insoluble hydrogel formation, supramolecularly assembled diacetylene (DA)‐surfactant complexes were successfully immobilized in the calcium alginate fibers. Thus, instantaneous microfiber formation was observed when the core flow of DA supramolecules‐containing alginate solution met the sheath flow of calcium ions. UV irradiation of the resulting fibers afforded blue colored PDAs, and the formation of a conjugated polymer was confirmed by heat‐induced phase transition and by Raman spectroscopy. By adjusting the core and sheath flow rates, PDA‐embedded hydrogel fibers of various sizes were obtained.     

基于智能手机的纸微流控电化学农药检测芯片的研究

纸质微流控装置的出现为低成本化学分析提供了一种简单而实用的平台.本研究开发了一种基于浓差电池原理的新型电化学检测纸质芯片,通过智能手机的辅助实现了农药的检测.检测芯片由色谱纸喷蜡打印制作而成.加入样品与芯片上的预加试剂反应5 min,然后将丝网印刷的电极层置于芯片上,利用模具的重力作用使电极层与纸芯片的两极紧密接触,再通过智能手机的USB读取装置获取芯片的电位,并由电位-农药浓度关系得到检测结果.使用此芯片实现了农药敌百虫(三氯磷酸酯)的快速、简便、可自供电的电化学定量检测,检出限为0.89 μ mol/L.     

3D‐printed Microfluidic Device Based on Cotton Threads for Amperometric Estimation of Antioxidants in Wine Samples

The present work describes the evaluation of microfluidic electroanalytical devices constructed by a 3D printer using ABS (acrylonitrile butadiene styrene) polymer combined with cotton threads as microchannels. Screen‐printed carbon electrodes (SPCEs) were used as electrochemical detector for amperometric determination of gallic and caffeic acid in wine samples. Using optimal experimental conditions (flow rate of 0.71 μL s⁻¹, applied potential of +0.30 V and volume of injection of 2.0 μL) the proposed method presented a linear response for a concentration range of 5.0×10⁻⁶ to 1.0×10⁻³ mol L⁻¹. The detection limits for gallic and caffeic acid were found to 1.5×10⁻⁶ mol L⁻¹ and 8.0×10⁻⁷ mol L⁻¹, respectively, with a sample throughput of 43 h⁻¹. The achieved results are in agreement with those found using the official Folin‐Ciocaulteu method.     

CFD Simulation of Droplet Formation in a Wide-Type Microfluidic T-Junction

Droplet formation in a wide-type microfluidic T-junction was studied using the computational fluid dynamics (CFD) method. Two distinct regimes of droplet formation were confirmed: dripping and jetting; and, at both regimes, droplet size decreases with an increase in capillary number. CFD simulation demonstrated that droplet formation in the T-junction can be divided into three steps: droplet emergence and growing up; separation with the disperse phase; and detachment from the channel wall. The wettability of the channel wall significantly affects the process of droplet detachment from the channel wall; also, the simulation clearly showed that droplets can be formed only when the continuous phase fluid preferentially wets the channel wall, that is, its contact angle on the wall is smaller than 90°. Finally, the CFD study verified that the disperse phase flow rate can significantly affect the droplet size as well as the mechanism of droplet formation.     

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。     

流动聚焦型微流控体系中的液滴的图案化排列和转变模式

流体在微流通道中形成剪切流场（低雷诺数）．不同于宏观体系,由于剪切力和表面张力的竞争作用,产生的液滴在微尺度下的微流通道中形成特殊的排列现象---周期性类似“晶格”排列现象．设计了新型流动聚焦型微流控芯片,分析研究在微流体系中液滴周期性图案化排列和转变机理性,液滴排列模式受两方面因素影响：水油两相的流速比值和微通道尺寸．当微通道宽度为250或300 μm时,液滴形成单层分散,双层和单层挤压排列．当微通道宽度为350 μm 时,液滴会形成单层分散到三层排列到双层挤压最后到单层挤压排列．当出口通道宽度增加到400 μm时,甚至出现了液滴四层排列的现象．同时研究了各个液滴排列模式的“转变点”.     

Development of PDMS-based Microfluidic Device for Cell-based Assays

In a single step photolithography, muhi-level microfluidic device is fabricated by printing novel architectures on a film photomasks. The whole fabrication process is executed by classical PCB technology without the need to access clean room facilities. Different levels of protruding features on PCB master are produced by exposing a photomask with specifically arranged "windows and rims" architectures, followed by chemical wet etching. Poly(dimethylsiloxane)(PDMS) is then molded against the positive relief master to generate microfluidic device featured with multi-level sandbag structure and peripheral microchannels. This sandbag structure is an analog to traditional dam or weir for particle entrapment. The microstructure does not collapse when subjected to applied pressure, which is suitable for operation on elastic PDMS substrate.Typical immunocytochemcial staining assays were performed in the microdevice to demonstrate the applicability of the sandbag structure for cellular analysis. This simplified microfabrication process employs low-cost materials and minimal specialized equipment and can reproducibly produce mask lines with about 20 μm in width, which is sufficient for most microfluidic applications.