用于线虫药物筛选的微流控梯度芯片和自动化平台

作为一种在微米尺度操作流体的技术,微流控芯片具有反应体系小、通量高、自动化且操作灵活等优势,被越来越多地应用于细胞和微米尺度生物的研究中。秀丽隐杆线虫作为一种重要的模式生物被广泛地用于神经生物学、衰老及发育和药物筛选等研究中。提出了一种用于研究线虫和环境毒素相互作用的微流控自动化平台,该平台集成了基于微振荡原理的快速梯度形成的微流控芯片、自动化控制系统及基于OpenCV的线虫长度及摆动频率估计的自动化图像分析软件。通过染料和荧光实验验证了基于振荡原理的快速梯度形成芯片,该芯片可以在7 min内形成线性浓度梯度,并通过该芯片和平台验证了线性浓度梯度的双氧水对秀丽隐杆线虫活性的影响。     

飞秒激光直写技术制备功能化微流控芯片研究进展

飞秒激光具有独特的超短脉宽和极高的峰值强度,飞秒激光直写技术已广泛用于功能化微流控芯片的制备。从3个方面针对基于飞秒激光直写技术的微流控芯片进行综述:不同材料微流控芯片中的飞秒激光功能器件集成技术、飞秒激光集成微流控芯片的多功能应用以及微流控芯片的高效率飞秒激光加工技术。通过对飞秒激光直写技术在微流控领域的研究结果进行总结与归纳,为飞秒激光直写技术制备微流控芯片的研究、应用及发展方向提供参考。     

太赫兹微流控芯片

大多数生物大分子和基团的振动或者转动能级处于太赫兹频段,而其生物活性在水溶液中才能表现出来,由于水对太赫兹波的强烈吸收,从而限制了太赫兹技术的推广和应用。为了研究水溶液中生物样品的反应、变化等动态特性,将太赫兹技术和微流控技术相结合,分别研究了微流控芯片上微流控沟道的尺寸,微流控芯片的材料及其制作流程,最后用去离子水对该芯片进行了初步测试,证明了该太赫兹微流控芯片的可行性。     

Q33微流控芯片制作中的激光技术

利用激光制作微流控芯片的报道近年不断增加。激光制作微流控芯片具有灵活、快速、高效、可控的特点,对激光制作方法的研究具有广阔的发展前景。 本文系统的对微流控芯片制作中的激光类型及应用特点、各种可被激光加工的芯片材料、制作模式及其特点,以及芯征制作的激光工艺参数对芯片质量的影响作出综述：从激光与材料作用的机理出发．针对微流控芯片制作中存在的向题进行了探讨。     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

微流控拉曼检测芯片的制备与应用

微流控芯片系统具有高效率、低损耗、高安全系数、高灵敏度等优势,表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有灵敏度高以及指纹效应强等优点。从两方面对微流控拉曼检测芯片进行综述:微流控芯片通道和SERS基底的制备以及微流控拉曼检测芯片的集成与应用。最后讨论了SERS微流控芯片在便携化应用方面的挑战和机遇,并对整个领域的未来发展方向与前景进行了展望。     

医用微流控芯片研究进展

随着微电子学和微机电系统技术不断发展,微流控芯片技术不断创新,一些具有颠覆意义的新型医用芯片不断出现,并成为现代医学技术的支撑工具。首先,概述了医用微流控芯片的概念和应用。然后,介绍了6种具有代表性的新型医用微流控芯片的研究进展,包括基因芯片、即时诊断芯片、免疫芯片、可穿戴式芯片、数字化聚合酶链式反应芯片、循环肿瘤细胞芯片、组织与器官仿生芯片。最后,总结了医用微流控芯片的发展趋势。     

用于流式细胞电穿孔的微流控芯片的研究

细胞转染在基因工程、细胞生物学、临床医疗等领域有着十分重要的应用，我们提出一种集成微电极的微流控电穿孔芯片，可实现有效的单细胞电转染，通过微纳制造工艺在玻璃衬底上加工三组叉指微电极和一组平行微电极，利用软光刻工艺制备 PDMS微流体通道层，经表面改性后，将两者键合，形成微流控电穿孔芯片，实验中采用HeLa细胞进行电穿孔操 作，在15Vpp(电压峰峰值)，300ｋＨｚ交流电压下，有效导入荧光染料的活细胞占总数的48.72％，成功实现了单细胞电穿孔。     

微流控芯片流式细胞术

流式细胞术在单细胞分析领域应用广泛,但常规仪器体积大、价格昂贵.基于微机电(MEMS)技术的微流控芯片流式细胞术具有耗样少、集成度高、体积小等特点,可以更好地实现细胞操控、检测与分选.综述了微流控芯片流式细胞术,包括样品聚焦、信号检测、细胞分选等技术的研究进展.     

微流控分析芯片制作中的低温键合技术

微流控分析芯片制作方法的研究是微流控分析的基础。制作性能良好的微流控分析芯片时,基片与盖片的键合技术十分重要。本文针对近年来发展迅速的低温键合技术,对各种方法进行了评价,并对其发展前景进行了展望。     

一种低成本高效率气动式微流控混合器

液体混合是微流控芯片的重要功能之一,微流控液体混合方式可分为主动式和被动式两种。针对目前微流控混合器存在的被动式混合效率不高和主动式混合器制作工艺复杂等问题,研究设计了一种基于雕刻机加工的低成本、高效率气动式微流控混合器。该微流控芯片采用数控雕刻机快速加工微模具,经PDMS固化、翻模、打孔和键合等工艺,实现了微流控混合器的制作。同时研究设计了多气室脉冲气体驱动模式,有效实现了微量试剂和样品的快速混合。实验结果表明,所研究的主动式微流控混合器可以产生对流混沌作用,显著提高微尺度下的混合效率,为实现低成本的微流控芯片制作和高效试剂混合的MEMS生化检测系统提供了一种有效的技术途径。     

业界要闻

国内要闻我国微流控芯片研究已达国际水准日前,中科院大连化学物理研究所承担的“微流控芯片生产工艺与表面修饰技术”和“系列微流控芯片分析仪的研制”两个项目,通过了中国科学院组织的专家鉴定。由陈洪渊、陈凯先、杨胜利院士等组成的鉴定委员会认为,两项成果均达到了国际同类实验室的先进水平,所研制仪器和芯片在性价比上有明显优势,具备参与国际竞争的条件。上海信息委和应用材料公司联合共建研发平台近日,美国应用材料公司与上海市信息化委员会共同签署《共同建设上海市集成电路研发中心》备忘录。将依托由华虹、贝岭联合复旦、交大、…     

微流控芯片与计算机间通信模型的研究

微流控芯片技术是一个多领域综合应用的新兴技术,但是这一技术还处于刚刚起步的研究阶段,目前只能同计算机进行链接操作。文章就微流控芯片与计算机之间的通信模型展开分析与讨论,找出适合微流控芯片与计算机之间进行通信的模式。     

微流控芯片的键合技术

微流控芯片实验室的成品率普遍较低,其中密封技术是微流控芯片制造过程的关键步骤,也是难点之一。玻璃等硬质材料常通过热键合和阳极键合技术实现密封,而节能省时的低温玻璃键合技术更受科研人员的青睐。此外,胶黏剂键合和表面改性键合以其便捷性和实用性的优势成为玻璃和聚合物芯片键合领域重要的部分。常用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲基(PMMA)高聚物材料则依据其不同的适用场合而采用不同的键合方式。介绍和分析了微流控芯片领域常用的玻璃、PDMS和PMMA材质键合方式,为微流控芯片制备方法提供了技术指向,对提高微流控芯片制作的成品率产生积极的影响。     

基于微流控芯片的生物传感器发展现状与展望

微流控芯片具有样品体积小、检测成本低、检测时间短等优点,与光学传感器、电化学传感器和微波传感器结合可以构建灵敏度高、可重复、便携的检测系统。对微流控芯片在生物传感器中的最新应用进行了综述,并介绍了各种生物传感器的特性和原理,通过生物传感器和微流控芯片集成实现了对复杂生物指标的快速和高灵敏度检测。对未来的发展方向进行了展望,并提出了新一代生物微流控传感器发展中存在的挑战和应对问题的策略。     

投影微立体光刻技术在微流控芯片领域的研究进展

对投影微立体光刻(PμSL)技术在微流控芯片领域的优势进行了简要概述,介绍了其技术原理以及数字微镜设备(DMD)的工作机制。分析了影响PμSL技术提高XY平面和Z轴打印分辨率的因素,重点讨论了通过优化光学系统、树脂配方、打印方式及图像算法等途径以提高单步制作微流控封闭管道Z轴分辨率的技术方法,并介绍了PμSL技术在多材料打印领域的研究进展。此外,对近年来国内外利用PμSL技术制备微流控功能器件、器官芯片的研究进展进行了介绍。最后,对PμSL技术在微流控芯片领域当前面临的Z轴分辨率较低、靶面与精度较难平衡和器官芯片打印材料生物相容性差等问题进行了探讨,并对其未来发展方向进行了展望。     

PDMS微流控芯片中的微通道加工技术

传统加工方法制作PDMS微流控芯片中的微通道存在诸多限制,特别是难以实现复杂三维微通道的加工。首先介绍了微通道的传统加工方法,接着简要介绍了不同3D打印技术的基本原理,最后重点阐述了3D打印技术在PDMS微流控芯片微通道加工中的应用。未来,微流控芯片中微通道的加工将会向着高通量、低成本、高精度、三维化、集成化、微型化的方向发展。3D打印、以纳米压印为主要代表的微纳制造技术与传统微通道成型技术的不断融合,为研究人员提供了更多的思路,必将成为微通道加工中的重要技术手段,推动微流控芯片在生物医学、检验检疫、分析化学等领域更广泛的应用。     

基于微流控技术的数字PCR的发展及其应用

作为一种新兴的扩增检测技术,基于微流控的数字聚合酶链式反应(PCR)有着高通量、高灵敏度及高耐受性等优势,因而得到了研究者的广泛关注,其相关技术也在不断的发展中。综述了基于微流控的数字PCR的研究进展,重点讨论了基于微流控的数字PCR的液滴打印技术、多层微流控芯片技术、微珠技术、聚二甲基硅氧烷(PDMS)技术等的不同实现方式。介绍了基于微流控的数字PCR在定量检测、精准分子诊断、肿瘤个性化诊断以及食品安全检测中的应用。最后,对基于微流控的数字PCR技术目前存在的不足和问题进行了阐述,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

微流控电泳芯片集成电导检测研究进展

电导检测器具有在微流控电泳芯片上制作微电极较易以及外围信号处理电路较简单的特点,在电泳芯片上的集成研究已得到广泛的关注和开展.该文综述了近几年在微流控电泳芯片上集成电导检测器的原理、系统组成以及影响因素,介绍了MEMS 技术在电泳芯片集成电导检测电极加工中的应用;重点综述了目前国内外相关研究报道中较有特色的在电泳芯片上集成的电导检测器.     

基于MEMS技术的高纯度外泌体磁分离微流控芯片

基于CD63核酸适配体功能化磁珠捕获外泌体,设计和制作了一种可从胃癌细胞上清液中分离出高纯度外泌体的微流控芯片,芯片内磁增强微结构的梳齿间距40μm,最小宽度仅为20μm。利用COMSOL软件对磁增强微结构进行磁场仿真,结果表明最大磁感应强度和磁场梯度分别可达15.1 T和5.77×10⁴ T/m。通过纳米粒度Zeta电位仪对链霉亲和素磁珠与CD63核酸适配体偶联形成的功能化磁珠(SAMNP@Apt)进行表征,结果表明它们实现了良好偶联。使用SAMNP@Apt捕获外泌体,捕获效率可达92.7%。使用微电子机械系统(MEMS)技术制备了磁分离微流控芯片,并在微流控芯片中进行了外泌体磁分离实验,结果表明微流控芯片的外泌体分离纯度可达88.75%。