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。     

微流控芯片免疫分析方法研究进展

综述了微流控芯片免疫分析方法研究新进展。对有关芯片进行了初步分类，并评述了各类芯片的性能与优缺点。尤为关注免疫分析微流控芯片在临床诊断、环境分析等领域的应用研究。引用文献33篇。     

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。     

微流控芯片快速鉴定多重细菌

建立了一种用于多重细菌鉴定的微流控芯片分析方法。在芯片上实现细菌进样、培养和鉴定,结合培养池阵列的空间分辨力以及菌种特异性显色培养基的颜色分辨力,可以实现多重细菌检测。实验选用4种泌尿系统感染常见病原菌作为模拟测试对象,结果显示,这种芯片方法在15 h内可完成细菌鉴定,检测限可达101cfu/mL。临床样本测试结果显示,芯片方法可以实现4种细菌同步鉴定,检测结果与传统方法的一致性达到96.3%。这种微流控细菌鉴定方法简便快速,有望发展成为细菌检测的有力工具。     

3D打印微流控芯片技术研究进展

近年来,微流控技术在生命科学和医学诊断等领域得到广泛的应用,显示出了其在检测速度、精度以及试剂损耗等方面相比传统方法的显著优势.然而,使用从半导体加工技术继承而来的微加工技术制作微流控芯片具有比较高的资金和技术门槛,在一定程度上阻碍了微流控技术的推广和应用.近年来随着3D打印技术的兴起,越来越多的研究者尝试使用3D打印技术加工微流控芯片.相比于传统的微加工技术,3D打印微流控芯片技术显示出了其设计加工快速、材料适应性广、成本低廉等优势.本文针对近年来国内外在3D打印微流控芯片领域的最新进展进行了综述,着重介绍了采用微立体光刻、熔融沉积成型以及喷墨打印等3D打印技术加工制作微流控芯片的方法,以及这些微流控芯片在分析化学、生命科学、医学诊断等领域的应用,并对3D打印微流控芯片技术未来的发展进行了展望.     

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。     

微流控芯片荧光检测系统研究进展

评述了1996～2010年以来微流控芯片荧光检测系统的研究进展,主要介绍微流控芯片中荧光检测系统,包括激光诱导荧光（LIF）、发光二极管（LED）诱导荧光和其他荧光检测装置的原理、光路结构及其应用（引用文献60篇）。     

新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用

微流控芯片分析技术可以集成不同的生物化学分析功能单元,广泛应用于生化分析领域,在细菌检测方面具有传统检测方法不可比拟的优越性。近来年,在微流控细菌芯片中引入高荧光强度、低背景荧光干扰和高选择性的纳米荧光探针为实现细菌高效检测分析提供了新的研究途径和技术手段。本文通过对细菌检测中的几类新型荧光标记探针的介绍和比较,分析其荧光效应和应用特点,尤其是在细菌检测中的应用特性,重点综述了新型高效的纳米荧光探针与微流控细菌芯片分析方法和技术结合,实现微尺度空间和荧光检测模式下的细菌高效检测。     

DNA片段分选微流控芯片发展现状

新一代测序速度越来越快,费用不断降低,但整个流程中还有不少瓶颈.最耗时且影响测序准确度和重复性的环节之一,就是在文库制备过程中,对打断的大量基因组DNA片段进行基于传统凝胶电泳的手工操作筛选.近几年市场上出现了几种目标片段自动分选仪器,并迅速被多家国际知名测序中心引入测试,从而引起了广泛关注.本文评述了DNA片段分选发展经历,包括凝胶电泳、毛细管电泳、特别是微流控芯片在分选精度和通量上的不断提升,并简要论述了DNA分选目前尚存在的问题.     

Advances in Microfluidic Biosensors Based on Luminescent Bacteria

Luminescent bacteria can emit visible light at 450–490 nm, and its luminous intensity decreases with the increase of the concentration of toxic substances in test solution. The method using luminescent bacteria is widely used in acute toxicity analysis of water quality because it is a simple, rapid and low-cost way. In recent years, biosensors based on luminescent bacteria have attracted more and more attention, and the reports of bioluminescence biosensors based on microfluidic systems are increasing day by day. Based on the characteristics and mechanism of luminescent bacteria, this paper introduces their applications in the environmental monitoring, and summarizes several new bioluminescence sensors.     

微流控PCR芯片的研究进展

基因是人类的遗传密码,人类个体之间只有万分之一的基因不相同,却导致了人与人之间丰富的差异.了解这种差异对于科学研究具有巨大的应用价值.PCR是基因研究中常用的手段之一,但传统PCR仪存在反应时间长、能量消耗大、不便于集成与携带等缺陷,微流控技术与PCR结合可以有效缩小反应体系,提高反应效率,且易于集成化与微型化.本文按照微流控PCR芯片的结构分类,详细介绍了微池型、连续流动型PCR芯片,以及电泳、荧光、电化学和DNA杂交阵列等检测方法,并在最后进行了总结与展望.     

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.     

A Review of Multifunctions of Dielectrophoresis in Biosensors and Biochips for Bacteria Detection

This paper reviews the functions of dielectrophoresis (DEP) that have been applied to biosensor and biochip platforms for bacteria detection, including concentration of bacterial cells from continuous flows, separation of target bacterial cells from non-target cells, as well as the enhancement of antibody capture efficiency on biosensor and biochip surfaces. DEP could provide effective concentration and separation simultaneously in well-designed microfluidic biosensor and biochip systems. The integration of DEP with a detection system allows the integration of sample preparation and enrichment steps with detection, which has the potential to eliminate the traditionally used time-consuming culture-based enrichment steps and other multiple off-chip sample preparation steps. DEP is also useful in biosensor and biochips platforms for enhancing antibody capture efficiency in both flow-through and non-flow-through microdevices. The enhanced antibody capture efficiency could allow the sensor capture more cells and to be detected by the sensor, particularly in dealing with low number of cells. The integration of multifunctions of DEP into biosensor and biochip platform has the potential to improve the detection of bacterial cells.     

微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建

研发了一种多层复合微流控芯片,包含64细胞培养微孔阵列,该微阵列集成了细胞进样、水凝胶三维支架形成和持续灌流培养的过程.以MCF-7乳腺癌细胞为模型,连续培养中监测细胞存活率、细胞密度、增殖率和细胞内pH值,并同时进行冰冻切片后免疫组化染色.实验结果显示,乳腺癌细胞在水凝胶微球中增殖形成了类组织结构.E-cadherin及Vinculin在细胞内、细胞间隙均出现较强表达,提示水凝胶微球中细胞建立了细胞-细胞、细胞-间质连接.芯片上连续培养15天内细胞存活率保持在85％以上,细胞增殖率随时间延长而递减.细胞内pH值检测显示芯片3D培养细胞内部呈现明显的酸化,其程度随着细胞密度增大而增加.这种芯片肿瘤组织微阵列构建方法简单高效,有望发展成为肿瘤研究的有力工具.     

仿生树叶模型的制作及在琼脂糖微流控芯片中的应用

树叶的脉序可以更好模拟人体血管微环境, 但以自然环境中树叶为模板进行实验存在一定的季节局限性; 且不能保证每次实验所用树叶脉序形状相同, 不易控制变量, 且会对环境造成一定破坏. 本文建立了一种简易的仿生树叶模型制作方法, 并通过仿生模型构建了经济、 易操作的琼脂糖微流控芯片. 分别测定了芯片的一、 二、 三级脉序数目及尺寸, 最大脉序尺寸值可达1038.02 μm, 最小脉序尺寸为36.32 μm, 宽度不一的通道构建为细菌趋化性实验提供了稳定可靠的梯度空间, 对探索药物筛选、 微生物利害等研究具有重要意义.     

Passive and Active Mixing in Microfluidic Devices

In microfluidics the Reynolds number is small, preventing turbulence as a tool for mixing, while diffusion is that slow that time does not yield an alternative. Mixing in microfluidics therefore must rely on chaotic advection, as well-known from polymer technology practice where on macroscale the high viscosity makes the Reynolds numbers low and diffusion slow. The mapping method is used to analyze and optimize mixing also in microfluidic devices. We investigate passive mixers like the staggered herringbone micromixer (SHM), the barrier embedded micromixer (BEM) and a three-dimensional serpentine channel (3D-SC). Active mixing is obtained via incorporating particles that introduce a hyperbolic flow in e.g. two dimensional serpentine channels. Magnetic beads chains-up in a flow after switching on a magnetic field. Rotating the field creates a physical rotor moving the flow field. The Mason number represents the ratio of viscous forces to the magnetic field strength and its value determines the fate of the rotor: a single, an alternating single and double, or a multiple part chain-rotor results. The type of rotor determines the mixing quality with best results in the alternating case where crossing streamlines introduce chaotic advection. Finally, an active mixing device is proposed that mimics the cilia in nature. The transverse flow induced by their motion indeed enhances mixing at the microscale.     

Construction of Tumor Tissue Array on An Open-Access Microfluidic Chip

An open-access microfluidic chip which enabled automatic cell distribution and complex multi-step operations was developed. The microfluidic chip featured a key structure in which a nanoporous membrane was sandwiched by a cell culture chamber array layer and a corresponding media reservoir array layer. The microfluidic approach took advantage of the characteristics of nanoporous membrane. On one side, this membrane permitted the flow of air but not liquid, thus acting as a flow-stop valve to enable automatic cell distribution. On the other side, it allowed diffusion-based media exchange and thus, mimicked the endothelial layer. In synergy with a liquid transferring platform, the open-access microfluidic system enabled complex multi-step operations involving medium exchange, drug treatment, and cell viability testing. By using this microfluidic protocol, a 10 × 10 tissue arrays was constructed in 90 s, followed by schedule-dependent drug testing. Morphological and immunohistochemical assays results indicated that the resultant tumor tissue was faithful to that in vivo. Drug testing assays showed that the microfluidic tissue array promised multi-step cell assays under biomimetic microenvironment, thus providing an advantageous tool for cell research.     

微流控细胞芯片生命分析应用多元化

微流控芯片是现代生命科学研究领域的重要分析工具.结合研究者近年来开展的研究工作和取得的相关进展,本文主要介绍了微流控细胞芯片的功能特征,同时从动物细胞、植物细胞以及微生物细胞三方面系统阐述了微流控芯片生命分析多元化的发展现状,并对其应用前景进行了展望.