微流控技术制备多种结构纤维材料概述

微流控技术因其在微尺寸的通道中可对微量液体进行精确操控而被广泛关注。在制备功能性微纤维方面,微流控技术通过改变微管道的结构设计、微流体的流动状态、多相层流间的剪切关系等,可以实现多种不同结构微纤维的可控制备。概述了微流控技术在制备实心、中空、螺旋、Janus/多组分、带状/沟槽、竹节状/纺锤结状等结构微纤维的研究进展,分析了微流控技术在制备多种结构功能性微纤维材料方面的发展前景,为今后微流控技术的应用提供参考借鉴。     

纸张作为微流控技术芯片的结构性能与优势

微流控技术指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体的系统所涉及的科学和技术,是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。本文简单介绍了纸基微流控芯片的起源和发展过程,阐述了纸张作为芯片的结构特性与优势、机理及其影响因素,简述了纸基微流控芯片的加工技术与方法。最后,希望深入研究纸张的表面性能、毛细管作用动力学等因素对微流控技术的作用和影响,以提高纸基微流控芯片的准确度和灵敏度。     

微流控纸芯片在食品安全快速检测中的应用

微流控纸芯片,又称纸芯片,是用纸张代替了传统的微流控基底材料并将生化反应微缩于几平方厘米大小的纸上,构成的微型实验室分析系统。由于其低成本、便携性、热稳定性等优势,在质量控制与快速检测领域展现出了独特的创新和潜力。本文综述了纸芯片近几年在食品质量安全快速检测方面的研究进展,主要介绍了传统二维纸芯片制备过程中选择的纸质基材、微流控芯片亲水/疏水材料与技术和表面改性,深入三维结构纸芯片的流体通道构造,通道微阀、折叠等流体控制方式;重点介绍了2016—2022年纸芯片在食品质量安全快速检测方面（农兽药残留检测、致病菌检测、农药残留检测和食品掺假鉴别）的最新应用进展,并讨论其在未来的发展趋势与目前所面临的挑战,以期为纸芯片在食品安全检测领域的发展提供有效参考。     

微流控系统中微泵和微阀的研究与挑战

微流控芯片是由微流体系统中的驱动元件——微流体泵和控制元件——微流阀来实现微流体准确操纵。随着微流控芯片集成程度的不断提高,液体流道变得更加复杂且体积更加微小,如何在微小尺度上实现流体驱动和控制就成了芯片设计中的一个重点。文章针对微泵与微阀的国内外研究现状、关键技术及发展趋势进行阐述,旨在为相关产业的发展及技术研究等方面提供借鉴与参考。     

微流控纸质芯片研究综述

综述了纸质微流控芯片的应用进展。对目前微流控技术的文献报道进行分析,总结出主要的研究热点和方向。对微流控纸质芯片的制造进行了系统总结,主要的纸质芯片集中在2D和3D纸质芯片的制造上。由于3D纸质芯片能够实现高通量、多样品以及多检测等优点,目前备受学界的关注。与此同时,打印与刻蚀技术将可能是未来微流控纸质芯片的主流制造手段。在众多的应用中,生理生化的应用将成为主流,通过LAMP反应与DNA或RNA检测相耦合,微流控纸质芯片将有极其宽广的应用前景。通过文献比照我们发现,目前学者普遍只使用Whatman公司(英国)制造出的特种纸(色谱纸、滤纸)等进行纸质芯片的开发。这也可以看出目前我们国内造纸企业主要生产产品在生理医学类高端检测市场的竞争力非常薄弱。这对于国内的研究学者而言也存在非常大的潜在风险。因为特种纸类是微流控纸质芯片的核心部件,如果没有高质量和稳定的理化性能的优质纸张(色谱纸、硝酸纤维纸、滤纸、玻璃纤维纸等)的生产和销售,国内学者开发出的好的微流控纸质芯片将无法得到稳定和大量的工业化生产。最后,笔者还对国内滤纸企业概况进行了探讨,以期为滤纸企业提供微流控纸质芯片的研发进展,从而更好地为国内滤纸企业在这个新兴市场上找到产品增长点提供思路。     

微流控双水相技术萃取糖化酶实验研究

设计了萃取分离的微流控装置,研究了微通道内的雷诺层流条件,选用糖化酶为待萃物进行了微流控和烧杯中的双水相萃取对比实验,双水相体系选取聚乙二醇4000/硫酸铵,两相体积比为1∶1。实验结果表明:微流控萃取的传质速率是烧杯中的2.8倍,单位双水相体积单位时间的传质量,微通道中为127.15g·m-3·s-1,烧杯中为2.96g·m-3·s-1,前者是后者的42倍,可见微流控萃取效果远优于烧杯中萃取。原因是微流控装置提供了两相较快的环隙流动速度和较大的传质比表面积。     

微流控芯片液液萃取结合超高效液相色谱-串联质谱法检测玉米油中黄曲霉毒素B1

目的 建立基于双Y型层流和三相层流微流控芯片的液液萃取技术,结合超高效液相色谱-串联质谱法检测玉米油中黄曲霉毒素B1的方法。方法 设计了双通道和三通道入口的的两种芯片,对芯片通道表面经过前处理,用注射泵引入含有黄曲霉毒素B1的样品溶液及萃取剂甲醇溶液于芯片中进行液液萃取,将所得的萃取液进行超高效液相色谱-串联质谱检测。对样品溶液与萃取剂的流速、芯片萃取通道的宽度等因素进行考察。结果 经纯水处理风干后的芯片,样品溶液流速为200 μL/h、甲醇流速为300μL/h,萃取通道宽度为 200μm的三相层流微流控芯片的萃取效果更好。在最优流速下平行实验6次,RSD为5.6%,芯片对黄曲霉毒素B1的萃取率为96.8%。结论 三相层流微流控芯片比双Y型层流微流控芯片对黄曲霉毒素B1的萃取率更高、萃取时间更短,并为检测其他食品污染物提供参考。     

微流控芯片电泳在食品安全分析检测中的应用研究

正微流控芯片技术是一种微量分析技术。文章介绍了微流控芯片技术的制备材料、分类,综述了该技术在食品安全检测方面的研究进展。食品安全分析检测是控制食品安全的重要手段,传统的食品安全检测技术往往依靠昂贵的仪器,专业的操作人员,且试剂和样品用量大,难以满足食品检测的微量化、集成化、便携化的检测需要。微流控芯片制备材料微流控芯片是指在一块几平方厘米的芯片上构建化学或生物实验室。它把化学和生物学等领域涉及的样品     

微纳米纤维素材料的微流控制备技术研究进展

为深入分析微流控技术制备微纳米纤维素材料的研究现状,促进其在各领域应用,综述了以纤维素及纳米纤维素为原料,以微流控技术为基础,结合快速冷冻法、原位界面络合法等技术,制备纤维素及纳米纤维素微球和微胶囊、纤维长丝、薄膜、微管、水凝胶的最新研究进展;针对微流控技术制备微纳米纤维素材料存在的挑战,提出了克服材料缺陷,提升微通道...     

基于丝网印刷技术的微流控芯片研究进展

微流控芯片在细胞生物学、分子生物学和药物筛选等方面的研究相比传统实验方法具有显著的优势,传统微流控芯片的加工过程中需要使用各类精密且昂贵的加工设备,如旋涂机、光刻系统、反应粒子刻蚀设备等,不利于降低微流控芯片成本和促进微流控芯片在生物医药等领域的大规模推广应用。丝网印刷作为一种传统的印刷技术,已被广泛应用于印刷电路板、服装、医疗器械等领域,丝网印刷成本低廉、加工工艺较为简单。伴随着微流控技术的发展,降低微流控芯片的需求日益迫切,越来越多的研究者开始尝试使用丝网印刷技术来制备微流控芯片,并取得了一些成果。本篇文章回顾了近年来国内外学者在丝网印刷与微流控技术的结合应用领域取得的最新研究进展,并对未来丝网印刷与微流控芯片技术的结合应用前景进行了展望。     

比色纸芯片在食品安全快速检测中的应用

微流控纸芯片是一种新兴的集成化、便携化、低成本化的检测技术。在设计过程中,可以与传统检测方法结合,实现更多应用场景下的检测,其中结合比色法的微流控纸芯片具有成本低、检测快、易于携带、结果易于分辨等特点,可以满足大批量、短时间检测的需求,被广泛应用于环境检测、质量控制、临床诊断等领域。本文主要介绍了比色法微流控纸芯片的制作工艺、检测方法及其在食品检测领域的应用,包括食品成分分析、农药残留、致病菌、重金属及食品添加剂的检测等,同时对比色法微流控纸芯片的加工技术与应用前景进行了展望。     

微流控纺丝及其在生物质纤维开发中的应用

微流控纺丝技术,可精确控制和操作微通道内微尺度液体的流动,具有高精确度和自由度,打破了现有纺丝方法难以对纤维进行微观操控的局限性,在新型生物质纤维及功能性纤维开发方面有良好的应用前景。介绍了微流控纺丝技术的原理、装置及优势,列举了微流控纺丝技术在海藻酸盐、再生丝素蛋白、壳聚糖等生物质纤维中的应用及优势,并对微流体纺丝技术的发展前景进行总结与展望。     

基于光度法快速检测余氯的微流控系统

基于微流控技术和分光光度法的原理,研制1种用于余氯快速检测的微流控芯片。设计制作的一次性微流控芯片内部预存储二乙基对苯二胺试剂,在搭建的实验平台上可以完成自动进样、反应和显色的过程。余氯的快速检测在2 min内即可完成。余氯检测的线性范围为(0.02～6)mg/L,加标回收率为92.1%～107.0%,可以满足余氯快速检测的需要。采用余氯快速检测的微流控芯片系统,有利于实现余氯检测流程的全自动化和检测设备的微型化,特别适合非专业人员进行余氯的快检。     

用于水产品中甲醛、双氧水和二氧化硫同时快速检测的微流控芯片系统研制

基于微流控技术与分光光度法,研制了一套用于水产品中甲醛、双氧水和SO_2快速检测的微流控芯片系统。该系统在一次性扇形微流控芯片上集成了进样、显色反应及检测单元,每张芯片可同时检测甲醛、双氧水和SO_2三种指标。结果显示,微流控芯片系统能够在5 min内实现对水产品中甲醛、双氧水、SO_2三种指标的准确检测,检出限分别可达到0.3、0.4、0.2 mg/L,回收率在92.38%～107.98%,相对标准偏差均低于4%。微流控芯片系统能够实现对水产品中甲醛、双氧水和SO_2进行现场、快速、全自动、高通量检测,适合基层非专业人员开展筛选需求,体现了微流控芯片在食品快速检测应用中的巨大潜力。     

用于农药残留现场快速检测的微流控芯片研制

研制一种用于农药残留现场快速检测的微流控芯片。设计制作的一次性高聚物微流控芯片集成进样、酶抑制反应、显色反应及检测单元,结合自制的手持式光度分析检测装置,可以实现对有机磷、氨基甲酸酯类农药的现场、低成本、快速、准确的检测。结果表明：通过在芯片内部固定存储生化试剂,只需一次进样,7 min内即可实现对克百威和乐果的快速检测,最低检出限分别为0.02、0.6 mg/L,对克百威加标回收率为95.0%～103.3%,制作的芯片在1 个月内的稳定性较好。使用微流控农药残留快速检测芯片系统,有望实现全自动检测流程,特别适合于基层非专业人员开展现场、快速、高通量的农药残留筛查。     

基于微流控芯片的劣质食用油检测法

劣质食用油是一个频繁出现的食品安全问题,由于其来源和成分的复杂性,目前仍缺少便捷有效的检测方法。为此,文章提出了一种基于微流控芯片的劣质食用油检测法,并对5种食用油样品进行分析。在微流控芯片管道内,当水作为分散相进入连续相的油中时,水会被油挤压剪切形成油包水微液滴。通过分析油包水液滴的尺寸、产生频率等参数,可成功区分不同种类的油。此外,还讨论了流速变化时的液体流动滞后性问题,为相关实验提供了指导。相比其他方法,这种基于微流控芯片的方法简易、经济,可为劣质食用油的检测提供有益的参考。     

基于酶联免疫法检测盐酸克伦特罗的微流控系统

基于微流控技术和酶联免疫法的原理建立动物性食品中盐酸克伦特罗残留的检测技术,确保食品安全。设计制作的微流控芯片结合搭建的微流控酶联免疫实验平台,可以实现对动物性食品中盐酸克伦特罗的现场、简便、快速的免疫反应和检测。结果表明:通过在芯片上包被盐酸克伦特罗抗原,由实验平台自动完成进样、清洗过程,30 min内即可实现对盐酸克伦特罗的快速检测。标准品检测范围为(0.10~8.10)ng/m L,加标回收率在95.5%~107.3%之间。使用微流控盐酸克伦特罗残留检测芯片系统,具有快速、自动化程度高、灵敏度高、成本低、方法学性能良好等优势,特别适用于非专业人士进行盐酸克伦特罗残留的现场、快速检测。     

基于免疫学微流控芯片快速检测病原体的研究进展

食品安全一直受到人们的极大关注,病原微生物的早期快速检测能够避免食源性疾病的大规模爆发。基于免疫学的微流控检测芯片是一种灵敏的、简便的、易于使用的检测平台,已广泛应用于病原微生物的快速检测中。与传统免疫学检测技术相比,免疫微流控检测芯片技术具有检测速度快、样本及试剂消耗少、高通量、功能集成化和自动化分析等特点。该文分别介绍了硅基、聚合物和纸基等免疫微流控检测芯片在病原微生物快速检测上研究进展,着重从检测性能及加工设计等方面分析了各芯片的优缺点。同时,讨论了免疫学微流控检测芯片目前面临的挑战和机遇,展望了该技术未来的发展趋势。     

用于五种动物源性成分快速检测的离心式微流控芯片系统研制

基于离心力驱动原理与重组酶介导扩增技术,研制了一套用于牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分快速检测的离心式微流控芯片系统。设计制作了扇形微流控芯片和配套使用的密封盖片、芯片托盘装置,同时搭建了集恒温控制平台、流体控制模块和光电检测模块于一体的便携式微流控速测仪,可实现动物源性成分的核酸恒温扩增及荧光检测。每次可同时检测5个样本,每个样本可同时检测5种指标。考察结果显示,离心式微流控芯片系统可检出牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分的最小质量分数分别为1%、1%、0.1%、0.1%、1%,能够在30 min内实现半定量检测,具有快速、自动、高通量的特点,显示了离心式微流控芯片可快速检测肉制品掺伪的潜力。     

搭载微混合芯片的食品内亚硝酸盐含量光电检测方法研究

目的：提出一种基于光电探测原理的食品中亚硝酸盐高精度、低成本的定量快速检测方法,并构建搭载微混合芯片的便携式亚硝酸盐检测仪。方法：设计微混合芯片以实现检测样品的快速混合,并通过流体仿真验证芯片混合效率;分析光固化工艺参数对芯片通道打印精度的影响规律并制备了微混合芯片;设计并搭建了亚硝酸盐光电检测系统,分析亚硝酸盐含量与诱导电压的对应关系,并确定系统的检验灵敏度。结果：设计的微混合芯片可以实现检测试剂的高效混合,当置信因子为3时,光电检测系统检测质量浓度极限可达95.7 μg/L,系统线性指数的拟合误差为0.996 7,平均检测时间可达3 min。结论：光固化技术可实现混合微流控芯片的高精度制备,自主搭建的光电检测系统的检测精度和灵敏性可满足食品中亚硝酸盐的检测需求。