阵列光镊与微流控芯片技术的结合与应用

在生物医学研究领域中,阵列光镊与微流控芯片的结合已经成为进行细胞操纵、转移以及少量细胞样品分选等方面最有希望的方法之一。光镊技术对样品具有非接触弹性控制、无机械损伤、可无菌操作等优势,以及微流控芯片分析的高效、多功能、微型化、低成本等优势,成为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)的重要研究方面。该文概述了阵列光镊技术的形成与研究现状以及微流控芯片技术的发展与应用现状,分析了在不同阵列光镊形成方法下结合微流控芯片可实现的功能与应用,并对其发展趋势进行了展望。     

微流控芯片在植物细胞研究中的应用进展

植物细胞的传统分析方法是将植物细胞在土壤或者琼脂平板上生长,然后在温室或植物生长室内观察植物的表型。这种方法耗时耗力,且结果分辨率比较低。微流控芯片具有微型化、体积小和高通量等特点,且可在微米水平精确控制植物细胞生长的微环境。因此,能够降低实验成本,缩短实验时间,并且可以达到单细胞水平的分析和鉴定。首先介绍了微流控芯片的加工材料和制备方法,总结了用于植物细胞研究的微流控芯片,重点阐述了近年来微流控芯片在植物根、花粉管、原生质体和细胞壁动力学等植物细胞研究中的应用进展,并展望了微流控芯片在植物细胞研究的应用前景。     

微流控芯片细胞捕获分离方法概述

细胞捕获分离是免疫学、诊断检测、病理研究等学科经常用到的生物学实验方法.近年来,微流控芯片平台的细胞捕获分离方式花样繁多,层出不穷,它具有可快速检测、所需样本量少、节约试剂、成本低廉等优势.本文主要对近年来多种微流控细胞捕获分离的方法,以免疫捕获分离和无标签细胞分离两类对其进行介绍.免疫捕获分离是较为传统的细胞捕获分离方式,它的特异性好、捕获分离后的细胞纯度较高.无标签细胞分离是近几年热门发展的技术手段,它采用物理学与生物学相结合的方式,能较好地保持细胞的完整性和生物活性.细胞捕获分离在微流控平台的应用虽然发展迅速,但其在工业化生产和微型化整合等方面还存在一些问题,只有解决生产问题,细胞捕获分离在微流控平台的应用才真正具有实际价值,可以真正作为一种技术手段用于日常的实验操作和医学检测中.就目前而言,细胞捕获分离在微流控芯片中仍具有很大的发展前景.     

基于微流控芯片的细胞-细菌相互作用光电检测技术

细胞/细菌及其相互作用研究对于生命科学、药物研发、医学诊疗等领域的研究具有重要意义。微流控芯片分析技术因微环境可控、生物相容性好、检测并行性、微型化等特性，正发展成为细胞/细菌及其相互作用研究的高效手段。本文在简要介绍基于微流控芯片分析技术的细胞-细菌分析方法和技术基础之上，对微流控芯片上细胞-细菌相互作用模型的建立进行了讨论，重点针对细胞-细菌及其相互作用过程的芯片检测进行了综述，尤其对芯片集成的光电检测技术及其测试效果进行总结和比较。通过芯片集成微流体控制、多种光电传感监测模块，使微流控芯片分析技术成为细胞/细菌及其相互作用过程分析和检测的支撑平台和优势手段。最后，对微流控光电检测技术在细胞-细菌相互作用检测中面临的挑战及发展趋势进行了讨论和展望。     

基于微流控芯片的秀丽隐杆线虫的研究进展

微流控芯片技术作为近年来最前沿的分析技术之一,已经在化学、生物学、医药学等研究领域取得了突破性的进展.微流控芯片具有高通量、微型化和多功能集成化等独特优势,已经成为生物医学研究的新平台之一,被越来越多地应用于秀丽隐杆线虫的研究.综述了基于微流控芯片上的秀丽隐杆线虫在生物医学领域中的研究进展,侧重介绍了微流控芯片在线虫的自动化固定、行为学、衰老与发育学、神经学、药物筛选及基因筛选等六大方面所取得的最新进展,并展望了微流控芯片的应用前景.     

条形码微流控芯片在分泌蛋白检测方面的应用

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样少、分析速度快等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以实现在线样品的预处理及分析全过程。一种条形码微流控芯片能够以高密度的单链DNA为模板,从而克服了传统蛋白质微流控芯片固定在固体表面容易变性的缺点,既解决了稳定性的要求,又满足芯片平行处理大量数据的要求,可以用来大量的、快速的定量检测细胞的分泌蛋白。条形码微流控芯片因其对样品要求简单、低耗高效、高通量等特点正在成为分泌蛋白检测的最具吸引力的分析工具,在样品分析与检测以及临床检测研究等领域得到了广泛的应用。     

用于2型糖尿病研究的3D多器官芯片

2型糖尿病是一种全身性代谢性疾病,通常涉及多个组织和器官之间因相互作用而导致胰岛素抵抗以及胰岛功能衰竭的最终状态.本文建立了脂肪3D器官芯片、胰岛3D器官芯片及其联合应用的模型,可对2型糖尿病的发病过程和药物治疗进行多重评价.设计了一种双通道复合式微流控芯片,将脂肪器官分泌的细胞因子以及脂多糖(LPS)共同引入胰岛器官的芯片培养室,芯片通道连续灌流以模拟体液交换.通过分析脂肪细胞和胰岛细胞的脂联素(ADP)、白介素6 (IL-6)和白介素1β(IL-1β)等炎症因子的分泌情况,以及胰岛细胞的胰岛素分泌能力与对照组细胞相比较所产生的变化,分析胰岛细胞的损伤情况以及系统内炎症反应情况.结果表明,LPS可以引起胰岛细胞的炎症反应以及功能性变化,且脂肪组织的存在能一定程度上加重这种反应,利拉鲁肽(liraglutide)通过减少脂肪和胰岛细胞的炎症反应,能够减轻LPS以及脂肪组织对胰岛细胞的刺激,以改善胰岛细胞的功能.基于微流控芯片的脂肪器官和胰岛器官联合应用的平台可应用于由不同组织之间的相互作用而产生的多器官疾病反应,有望成为2型糖尿病等全身代谢类疾病药物评价的有力工具.     

微流控芯片在昆虫研究中的应用

与昆虫学相关的研究是生命科学最早的研究领域之一,在害虫防治、资源昆虫利用和模式生物（例如黑腹果蝇Drosophila melanogaster）等研究领域有重要意义。微流控芯片（Microfluidic chip）也称作“芯片实验室”（Lab-on-a-chip）,是21世纪一项重要的技术发明,目前被广泛应用于细胞生物学、发育生物学、体外诊断等领域。随着微流控芯片技术发展的不断深入,与昆虫研究相关的微流控芯片不断出现,促进了昆虫细胞、胚胎发育、昆虫行为和害虫防治等研究领域的发展。本文针对应用于昆虫学领域的微流控芯片研究进行综述。     

微流控分析芯片在医学领域的应用

微全分析系统(μ_TAS)又称为芯片实验室,自从Manz等于20世纪90年代首次提出这一概念以来,经过十余年的发展μ_TAS已成为生物分析的一个独立领域并被学术界所认可。微流控分析芯片作为μ_TAS发展的主要方向以其快速、高效分析,低消耗和微型化等特点发展非常迅速。在此结合微流控分析芯片在医学领域的应用状况,着重从基因检测、蛋白质分析和细胞分析等方面,对该技术在医学领域里的应用及其未来发展趋势作一综述。     

微流控芯片分析技术在生化研究中的应用进展

综述了微流控芯片分析技术在生物和化学领域中进展,主要从药物筛选、PCR、细胞研究和微流控芯片电泳4个方面总结目前的进展。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.