微流控芯片用于卵母细胞冷冻保存的实验研究

低温保存对卵母细胞造成渗透损伤、毒性损伤和冰晶损伤,使得细胞冻后质量难以提高.本文首次提出将微流控法添加-去除保护剂分别与三种冷冻载体(OPS、QC及Cryotop)搭配使用,对猪卵母细胞进行冷冻保存,并与传统冷冻法进行比较;然后,首次选用透明陶瓷和玻璃制作集成一体化芯片,对猪卵母细胞进行冷冻保存,以冷冻保存后的细胞存活率和发育率为判断依据,筛选出较好的方案;最后,对冻后卵母细胞的早期凋亡情况、胞内活性氧水平和线粒体膜电位水平进行分析.结果表明,微流控添加-去除保护剂组卵母细胞冻后存活率以及卵裂率都显著高于传统冷冻组,可以有效降低卵母细胞的早期凋亡率和胞内活性氧水平,减小线粒体损伤,提高细胞的冻后质量.透明陶瓷一体化芯片保存卵母细胞得到的存活率和卵裂率与传统OPS冷冻的保存结果无显著差异.微流控芯片技术为卵母细胞的低温保存提供新的思路,有较好的应用前景.     

Y染色体短串联重复序列微流控芯片复合扩增检测体系研究

目的 构建Y染色体短串联重复序列（Y-STR）微流控芯片扩增检测试剂,并进行性能验证,实现Y-STR基因座的快速全集成检测。方法 使用Y-STR微流控芯片检测体系,对其灵敏度、成功率和分型准确率、峰平衡性、精准性和准确性、检材适应性、混合物检测能力和抗抑制性进行验证评估。结果 DNA标准品9948的模板量≥8 ng,血卡片数≥3片以及口腔拭子刮擦次数≥7次时可获得Y-STR完整分型;165份样本的全集成检测成功率为91.52%,分型准确率为99.74%;不同荧光通道之间的峰高比值为89.81%;10次运行的等位基因分型标准品的片段大小标准差均在0.5 bp以内,20份样本全集成检测的等位基因片段和相应的等位基因标准品之间的片段准确性均在0.5 bp以内;能够对口腔拭子、血卡、唾液卡、烟蒂、血棉签、布片精斑等检材进行准确分型;混合样本中较小贡献者与较大贡献者在1∶3的比例时可获得完整基因分型;在不同浓度的腐殖酸（50～400 mg/L）、靛蓝（20～100 nmol/L）、血红蛋白（100～500μmol/L）等抑制物的干扰下,该体系可获得完整基因分型。结论 该体系可应用于国产Quick...     

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.     

基于微流控技术的微生物细胞梯度稀释分离方法

随着微流控分析技术的快速发展,集成化的微流控芯片在满足实验高通量的同时,还在微生物细胞分离领域呈现出独特的优势。本研究基于微流控技术,制备了以聚二甲基硅氧烷(PDMS)、玻片为材料的细菌细胞梯度稀释分离芯片。该芯片的核心是通过一系列复杂的梯度网络来实现对细菌悬液的连续稀释,最终被分离的细菌细胞进入通道末端的存储孔内。结果显示,该方法能分离出的最少细菌细胞数低于10个。此芯片平台操作简单、耗时短、成本低,为微生物单细胞研究提供了新的途径。     

微流控芯片技术在循环肿瘤细胞分离中的研究进展

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是指从原发肿瘤或转移灶脱落、发生上皮-间质转化进入患者外周血血液循环的恶性肿瘤细胞.CTCs在肿瘤研究和临床诊断上的作用逐渐得到认可,外周血中CTCs存在与否以及数量多少不但可以用于肿瘤的早期诊断,还可以用于评估肿瘤预后、监测肿瘤的转移和复发.微流控芯片作为一个高通量、小型化的细胞实验平台,已被应用于CTCs的分选当中.本文综述了用于CTCs捕获的微流控芯片系统的最新研究进展,着重介绍各类芯片的捕获原理、芯片结构和捕获效率,最后对微流控芯片技术在CTCs分选中的应用前景进行了展望.     

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。     

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。     

微流控芯片电泳分离血清高密度脂蛋白亚类的研究

描述了一种微流控芯片电泳快速分离血清高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)亚类的方法.利用自制的微流控芯片,结合激光诱导荧光检测系统,40mmol/L Tricine、50mmol/L甲基葡胺(MEG)、0.2mmol/LSDS(pH8.5)为样品缓冲液,40mmol/L Tricine、50mmol/LMEG、0.01mmol/L SDS(pH8.5)为分离缓冲液,4min内HDL3和HDL2两种亚类得到基线分离.该法操作过程简单,重复性较佳,测试费用低廉,在临床HDL亚类的检测中具有较好的应用前景.     

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。     

聚合物微流控芯片消毒灭菌技术研究进展

聚合物微流控芯片成本低、易加工,目前在医药、生物检测和化学合成等领域得到了普遍应用。以热塑性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)和热固型聚合物聚二甲基硅氧烷(polydimethy lsiloxane,PDMS)为基材的高分子聚合物材料因具有较好的生物相容性和光学透明性,已逐渐成为聚合物微流控芯片加工的主导材料,被广泛应用于生物医药类微流控芯片的制备。鉴于该类芯片应用场景的特殊性,需在使用前进行消毒灭菌处理以避免微生物干扰。目前,针对PMMA和PDMS的消毒灭菌方法包括高压蒸汽灭菌、紫外线灭菌、电子束、60Co γ射线辐射灭菌、超临界二氧化碳灭菌、乙醇消毒、环氧乙烷灭菌、过氧化氢低温等离子体灭菌、绿原酸消毒、清洗剂消毒。本文从基本原理、消毒灭菌方法、应用场景等方面,回顾和总结了相关技术在PMMA和PDMS基体微流控芯片中的实现方法,并在芯片材质、适用范围等方面分析了所适用的消毒灭菌方法,为以聚合物为基材的生物医药类微流控芯片的消毒灭菌提供有益参考。     

Albumin handling by renal tubular epithelial cells in a microfluidic bioreactor

Epithelial cells in the proximal tubule of the kidney reclaim and metabolize protein from the glomerular filtrate. Proteinuria, an overabundance of protein in the urine, affects tubular cell function and is a major factor in the progression of chronic kidney disease. By developing experimental systems to study tubular protein handling in a setting that simulates some of the environmental conditions of the kidney tubule in vivo, we can better understand how microenviromental conditions affect cellular protein handling to determine if these conditions are relevant in disease. To this end, we used two in vitro microfluidic models to evaluate albumin handling by renal proximal tubule cells. For the first system, cells were grown in a microfluidic channel and perfused with physiological levels of shear stress to evaluate the effect of mechanical stress on protein uptake. In the second system, a porous membrane was used to separate an apical and basolateral compartment to evaluate the fate of protein following cellular metabolism. Opossum kidney (OK) epithelial cells were exposed to fluorescently labeled albumin, and cellular uptake was determined by measuring the fluorescence of cell lysates. Confocal fluorescence microscopy was used to compare uptake in cells grown under flow and static conditions. Albumin processed by the cells was examined by size exclusion chromatography (SEC) and SDS-PAGE. Results showed that cellular uptake and/or degradation was significantly increased in cells exposed to flow compared to static conditions. This was confirmed by confocal microscopy. Size exclusion chromatography and SDS-PAGE showed that albumin was broken down into small molecular weight fragments and excreted by the cells. No trace of intact albumin was detectable by either SEC or SDS-PAGE. These results indicate that fluid shear stress is an important factor mediating cellular protein handling, and the microfluidic bioreactor provides a novel tool to investigate this process.     

微流控芯片在中枢神经系统疾病中的应用与展望

近年来,随着微流体技术和生物微电子机械系统技术的不断发展,人类中枢神经系统(CNS)的微流体平台及相关疾病的体外模型逐渐得到了广泛的研究。微流体平台可以更好地模拟体内环境,同时能够控制结构、微环境和外来刺激。文中总结了微流控芯片在CNS的基本技术和CNS疾病中的应用。此外,文中对微流控芯片在CNS中的研究进行了展望,强调了通过跨学科的共同努力能够实现更高程度的仿生学挑战。     

基于环介导等温扩增技术的微流控芯片在病原菌检测方面的研究进展

环介导等温扩增(LAMP)技术是一种新兴的核酸恒温扩增技术,与微流控芯片技术相结合,可实现对病原菌的快速检测,具有特异性强、灵敏度高、操作简单等优点。本文根据不同终产物的检测方法对目前检测病原菌的相关微流控LAMP芯片进行了分类与介绍,并对技术的改进和存在的问题进行了分析,以期为后续的相关研究提供参考。     

一种基于微芯片快速生成双层乳化液滴的方法

体外区室化(In vitro compartmentalization,IVC)是通过制备微液滴反应小室包裹单个基因(包含表达体系)或细胞进行反应和培养,从而建立表现型与基因型的偶联,并借助流式细胞仪(Fluorescence-activatedcell sorting,FACS)对液滴进行超高通量检测和筛选,进而快速获得目标基因或细胞的一种方法。IVC-FACS筛选方法已被广泛应用于蛋白质工程、酶工程等定向进化研究。但早期利用机械分散法生成的微液滴大小均一性难以控制,严重影响液滴的定量检测,降低了筛选的效率和准确性。随着微流控芯片制备技术的快速发展,在芯片内快速生成微液滴的技术也愈加成熟。本研究首先利用W/O (Water-in-oil)单层液滴生成芯片高速制备单分散的W1/O液滴,再将W1/O液滴重注入W/O/W (Water-in-oil-in-water)双层乳化液滴生成芯片制备均一的W1/O/W2双层乳化液滴。通过对油、水相流速与比值的优化,可以生成直径在15.4–23.2μm的单乳化微液滴,液滴可在培养数天内保持稳定。将单乳化液滴重注入双层乳化液滴芯片,通过调整油相流速,可以获得生成速度在1 000个液滴/s、直径在30–100μm的双层乳化液滴。利用双层乳化液滴包埋的大肠杆菌细胞能正常进行培养和目标蛋白的诱导表达,为后续建立基于液滴和流式细胞仪的菌株高通量筛选方法奠定基础。     

基于微流控芯片的等温扩增技术北大核心CSCD

基于聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸扩增技术是分子诊断领域的金标准,然而PCR往往包含多个反应温度,涉及长时间的循环升降温过程,且需要在复杂热循环仪中完成,这些都限制了其在现场即时检测(point-of-care testing,POCT)中的应用。与传统PCR相比,等温扩增依靠恒定反应温度,反应时间短,检测装置简单,能够提供更加方便、快捷的核酸检测。基于微流控技术的等温扩增检测,通过兼顾微流控与等温扩增两者的优势,能够为POCT分子诊断提供更具竞争力的平台。例如,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控中,多种形式的POCT等温扩增检测展示了其独特优势。文中首先归纳总结了典型的等温扩增技术及其检测方法,然后对不同类型的等温扩增微流控系统进行了分类总结与分析(如功能定位、结构组成、流体控制、系统特点等),最后总结了等温扩增微流控系统在新冠病毒(SARS-CoV-2)等不同病原体检测领域中的应用,并对等温扩增与CRISPR基因编辑等其他新型技术的相互结合进行了介绍与展望。     

The use of CdTe quantum dot fluorescent microspheres in fluoro-immunoassays and a microfluidic chip system.

Polystyrene fluorescent microspheres prepared by deposition of CdTe quantum dots (QDs) are used in an immunoassay in this study. CdTe QDs/polyelectrolyte multilayers on the surface of polystyrene microspheres have been formed by layer-by-layer self-assembly via electrostatic interactions. As a model antigen, rabbit IgG has been bound to the outermost layer of the fluorescent microspheres. The immunoreaction between fluorescent microspheres/rabbit IgG and the corresponding antibody was confirmed by change of the fluorescence spectrum and competitive immunoassay. This approach allowed detection of the antigen (rabbit IgG) in the range 1-500 mg/L, based on the change in the fluorescence intensity of the reporter (fluorescent microspheres/rabbit IgG). A novel microfluidic chip device with a laser-induced fluorescence system was established and used for the detection of fluorescent microspheres in this study.     

三种细胞共培养微流控芯片的设计和制作

设计一种具有“微坝”和“微缝”结构的微流控芯片,能够物理隔离不同细胞,而且培养基中小分子营养物质可以自由流通。实验结果表明在芯片上可以共培养人肺腺癌细胞(A549)、人胚肺成纤维细胞(HLF-1)和人内皮细胞(HUVECs)三种细胞,在72 h培养后三种细胞生长状态良好,具有细胞图形化的特点和功能,为下一步开展多种细胞相互作用等相关研究提供重要的技术平台。