基于微流控芯片的微阵列分析

微阵列芯片具有高通量、微量化和自动化等特点,已经在很多领域得到广泛应用。但是微阵列芯片仍然具有不足之处,如所需设备昂贵、分析时间较长、灵敏度不高、多样品平行分析能力不足等。微流控芯片微米级的通道具有相对较大的比表面积和较短的扩散距离,能够显著加快分析速度、提高检测效率、增强分析性能,并且能够加工大量的平行通道用于多样品分析。目前已经有大量文献报道将微流控芯片和微阵列芯片相结合,发展了独特的杂交方式并在实验和理论上分别证明了两者相结合的优势,本文综述了将微流控芯片技术应用于微阵列分析的研究进展,着重介绍了在微流控芯片上进行微阵列分析时的杂交方式、促进杂交的措施以及杂交过程的数学建模,同时也介绍了其他分析步骤方面的进展。最后分析了目前微流控芯片技术在进行微阵列杂交应用方面的不足及其原因,并指出这两项技术相结合的优势和未来。     

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。     

微流控纺丝制备葡萄糖响应凝胶纤维

葡萄糖响应凝胶纤维在血糖监测传感器开发中有着潜在的应用前景。本文基于微流控纺丝方法和自由基聚合反应制备了化学交联和物理交联的葡萄糖响应聚(N-异丙基丙烯酰胺/3-丙烯酰胺基苯硼酸)(P(NIPAM-co-AAPBA))凝胶纤维。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和力学性能测试等技术手段表征了凝胶纤维的结构和形态、力学性能、溶胀度动力学与葡萄糖响应性。结果表明,凝胶纤维具有多孔的微观结构,通过改变芯层与壳层溶液的流速可以调控凝胶纤维的直径。随着AAPBA质量分数的增加,凝胶纤维的溶胀速率和平衡溶胀度均有所降低,但葡萄糖响应性能提高。与化学交联的凝胶纤维相比,物理交联的凝胶纤维具有良好的力学性能。     

有机玻璃微流控芯片表面的蛋白质固定化及应用研究

高分子聚合物由于具有种类繁多、价格低廉、加工方法多种多样以及容易实现批量生产等优势,已越来越多地成为微芯片材料的首选^[1];将生物分子固定于固相载体上,与底物发生异相生化反应,从而使得产物易与反应体系分离,并可多次重复使用,无污染且大大降低消耗等特点而备受关注^[2].但是,由于聚合物材料表面较强的疏水性和化学惰性,无法直接通过如吸附、包埋、共价键合等常规的实验手段完成生物分子的有效固定.     

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.     

聚二甲基硅氧烷/玻璃微流控芯片永久性粘合方法及其微通道表面改性研究及其应用

近年来,聚二甲基桂氧烷[Poly(dimethylsilloxane),PDMS]基质微流控芯片因其透光性能好,价格便宜,加工容易,适合大规模生产,成为微全分析系统(Micro total analysis system,μ-TAS)发展的一个热点^[1].PDMS易于复制微通道形状,且具有较高的保真度,省去了玻璃芯片刻蚀的复杂过程;而玻璃具有易于集成功能单元,散热性能好的优点,PDMS-玻璃杂合微流控芯片同时结合了PDMS和玻璃的优点,具有良好的发展前景^[2].     

磁珠表面核酸探针的固定及电化学方法检测

报道了用戊二醛将氨基修饰的寡核苷酸探针固定于氨基磁珠表面制成核酸传感器，传感器与生物素标记的DNA杂交，再利用亲和素－生物素偶合系统，偶联上亲和素标记的碱性磷酸酶。碱性磷酸酶催化底物α-萘酚磷酸酯（α－NATP）水解形成具有电化学活性的α-萘酚，用示差脉冲伏安法测定杂交结果，本法测得短链DNA片断的浓度线性范围为10－1000μg/L；最低检测限为3μg/L。作者优化了相关的检测条件，并成功测定了乙型肝炎病毒HBV－DNA的片段。     

功能型微流控芯片实验室的研究及其应用

功能型微流控芯片实验室由芯片、芯片工作站、功能芯片试剂盒等3部分组成. 开展了不同类型的芯片设计,研制了有不同集成度和不同结构的玻璃芯片以及PMMA、PDMS和SU-8等塑料芯片,其中注塑型PMMA塑料芯片已具备规模生产的能力.     

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.     

微流控芯片技术在生命科学研究中的应用

微流控芯片最初起源于分析化学领域,是一种采用精细加工技术,在数平方厘米的基片,制作出微通道网络结构及其它功能单元,以实现集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析实验装置.随着微电子及微机械制作技术的不断进步,近年来微流控芯片技术发展迅猛,并开始在化学、生命科学及医学器件等领域发挥重要作用.本文首先简单介绍了微流控芯片制作材料和工艺,然后主要阐述了其在蛋白质分离、免疫分析、DNA分析和测序、细胞培养及检测等方面的应用进展.     

微流路中利用DNA选择性固定蛋白质

报道了一种可控的通过DNA复合物在微流路中杂交固定蛋白质的方法. 微流路系统中的玻璃基底上固定寡聚核苷酸, 其中的层流提供了不同的DNA-蛋白质复合物. DNA的特异性识别可以将蛋白通过表面寻址固定在基底上. 并且在体系中引入了全内反射荧光技术来追踪整个过程. 此方法的特异性和灵敏度均较高, 且蛋白质的固定和去除可重复. 实验结果显示, 同时检测特异性和非特异性的识别, 可以有效提高生物检测的准确性. 这项技术可以提高具有微流路结构的生物传感器装置的检测质量.     

微流控芯片化学发光检测系统的设计及其应用

通过标准光刻、化学刻蚀及热键合技术制作微流控电泳芯片,在芯片上集成流通式化学发光检测池,实现样品的芯片电泳分离化学发光检测.采用双(2,4,6-三氣苯基)草酸酯(TCPO)-过氧化氢化学发光体系,通过微泵输送化学发光试剂.单酰化苯并氨基酸和单酰化肌氨酸在该系统中得以成功地分离检测,其检测限分别达到2.8和3.2 μmol/L.     

一体化微流控芯片的酶固定化技术

20世纪90年代,Manz等提出的微全分析系统越来越受到关注,聚二甲基硅氧烷[Poly(dimethylsiloxane),PDMS]材料具有透光性能好和绝缘等优点,并可通过浇铸法制作一体化的芯片,从而有效地解决芯片的封合问题。     

Selective Protein Immobilization via DNA Conjugation under Microfluidic Laminar Flow

The feasibility of controlled protein immobilization via DNA conjugation by utilizing laminar flow in a microfluidic device was demonstrated. The glass surface in a microchannel was treated by oligonucleotides. The laminar flow brought different protein-DNA conjugates parallel into the microchannel. DNA recognition allows proteins to be delivered to the desired location. The total internal reflection fluorescence was also applied to monitor the process. Both the specificity and sensitivity were high, and the immobilization and removal of the proteins were repeatable. It was shown that with parallel detection of specific and non-specific recognitions, the accuracy of bio-assay would be effectively enhanced. This strategy could improve the performing quality of biosensors in microfluidic devices.     

基因芯片制作中寡核苷酸共价固定方法研究进展

寡核苷酸在固体支持物如玻璃、硅片、尼龙或塑料表面的牢固、密集、有规律 的离散固定是基因芯片制作技术的关键步骤。综述了国内外寡核苷酸在固体支持物 表面共价固定的主要方法。     

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.     

DNA水凝胶的制备及生物应用

DNA具有良好的生物相容性、生物可降解性、分子识别特性、纳米尺寸可控及特异编码等特性。近年来,DNA扮演了多种角色,不仅仅是作为生物体系的遗传物质,同样作为生物材料被用于纳米结构的构建。DNA水凝胶既保持了DNA本来的生物特性又兼具普通凝胶的特性,比如形状可塑性、一定的机械强度、输送物质等特性。DNA水凝胶按照凝胶形成化学键的类型可以分为共价键形成的化学凝胶和非共价键形成的物理凝胶; DNA水凝胶中可以引入特异性响应不同刺激的基团或者序列,从而实现对不同刺激的灵敏性响应进而拓宽DNA水凝胶的应用范围。按照刺激响应性分类可分为pH敏感型、光敏感型、温度敏感型和小分子敏感型等水凝胶。DNA水凝胶的这些特有的性质很好地将DNA纳米技术和生物技术连接起来,为其应用提供了广阔的前景。DNA水凝胶作为一种具有智能响应的材料也越来越多地被应用到生物传感、药物输送、三维细胞培养等方面。本文主要综述了DNA 水凝胶的分类以及近几年来DNA水凝胶中的不同刺激响应型DNA水凝胶的制备及其生物应用,最后对其以后的研究前景进行了展望。     

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.