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.     

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。     

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。     

微流控芯片技术及其在天然产物活性成分筛选中的应用

微流控芯片技术在药物研究尤其是天然产物活性成分高通量筛选方面得到越来越广泛的应用,本文主要讨论了微流控芯片技术的发展以及在天然产物研究与开发方面的应用,并对其应用现状进行了分析。     

构建基于磁珠微流控芯片的iFlora遗传信息高效获取系统

磁珠以其比表面积大、易与生物分子耦联、操控方便等优点,在生命科学中得到了广泛应用。随着微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems,MEMS）技术的发展,将磁珠应用到微流控芯片中构建磁珠微流控分析系统,为生物样品分离、检测提供了一种全新方法。新一代植物志iFlora融入现代DNA测序技术．应用高速发展的信息、网络技术及云计算分析平台,收集、整合和管理植物物种相关信息,以实现物种智能鉴定和数据提取,而包括DNA条形码在内的遗传信息及其获取技术在iFlora中的作用至关重要。本文重点概述了基于纳米磁珠的微流控芯片技术及其在分子生物学领域中的应用,提出构建基于纳米磁珠微流控芯片的iFlora遗传信息采集系统,在微芯片上完成从DNA提取到测序全过程,实现物种遗传信息的快速、高效获取。     

微流控芯片在水环境污染分析中的应用

近年来,一种新型技术——微流控芯片技术因其分析速度快、消耗低、体积小、操作简单等特点而备受世界各国的广泛重视.该技术以微通道网络为基本特征,以微机电系统(MEMS)工艺为技术依托,将整个实验室的功能集成在微小芯片上,即构成所谓“芯片实验室”.本文从该技术的基本情况出发,介绍了微流控芯片的发展,并从仪器小型化、系统集成化、不同的芯片材料以及多种检测技术等方面,着重讨论了其在水环境污染分析方面的实际应用和发展前景,指出了它当前所面临的一些问题.随着微流控芯片的不断发展,高速多通道检测装置、低成本设备以及集成了多种方法的高通用性微流控检测芯片,都将成为未来研究的热点.     

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。     

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。     

基于微流控芯片的核酸等温扩增技术研究进展

核酸等温扩增技术是一种在恒温体系内对核酸进行高效扩增的分子扩增技术,它能够在短时间内实现目的基因的指数增长。微流控芯片(microfluidic chip)技术是把研究样品制备、核酸富集、纯化和检测等多个操作步骤集成到一块"微型化"的芯片上,经自动化处理,得出实验结果,即"样品进,结果出"。将核酸等温扩增技术与微流控芯片相结合,不仅可以实现核酸快速扩增,还可以降低对实验器材的依赖。在床边即时诊断、病原体快速筛查中具有广阔的应用前景。综合国内外相关研究报道,综述了各种等温扩增技术原理,以及基于微流控芯片的核酸等温扩增技术应用,展望了集成化微流控芯片的发展趋势和应用前景。     

生物芯片在食品检测中的应用

生物芯片是上世纪末发展起来的一种微量分析技术,因具有准确、快速、信息量大等特点而发展迅速。简要介绍了生物芯片的基本原理、种类及其X-作原理与应用前景,并深入探讨了生物芯片在食品检测中的应用,包括对转基因食品、食品微生物、食品营养成分、食品原料等的检测;对现今生物芯片应用中存在的问题与未来的发展前景做了分析展望。     

基因芯片在食品检测中的应用

基因芯片技术是近十几年来生命科学领域的一大发展,其应用越来越广泛。就该技术在转基因食品、食品中的微生物、食品原料、食品中营养成分检测中的应用做一全面的回顾,因其快速、准确、高通量的特点,今后必将成为食品检测的主要方法,促进食品检测的发展,提高食品的安全性,保证人类的健康。     

基因芯片技术在食品检测中的应用

基因芯片技术是鉴别微生物和转基因成分最有效的手段之一,为全面、快速、准确地进行食品安全检测提供了一个崭新的平台。本文阐明了近年来基因芯片技术在食品微生物、食品转基因成分等检测研究中的基本原理、方法和应用,并综述了基因芯片技术在食品检测中存在的问题、解决方法与发展方向。     

Microfluidic device reads up to four consecutive base pairs in DNA sequencing-by-synthesis

We have developed the first fully integrated microfluidic system for DNA sequencing-by-synthesis. Using this chip and fluorescence detection, we have reliably sequenced up to 4 consecutive bps. The described sequencer can be integrated with other microfluidic components on the same chip to produce true lab-on-a-chip technology. The surface chemistry that was designed to anchor the DNA to elastomeric microchannels is useful in a broad range of studies and applications.     

激光喇曼光谱技术在食品科学中的应用

激光喇曼光谱技术是一种非侵入、非弹性的光散射技术,它能够无损地提供丰富的分子结构和物质成分的信息。近来它在食品工业领域表现出很大的应用潜力。本文综述了激光喇曼光谱技术在食品科学中的应用及其新进展。主要包括果蔬农药残留的检测、肉类产品质量检测、伪劣食品鉴定、食物蛋白的研究以及食品加工监控等方面的应用。并对喇曼光谱技术在这些方面的应用前景作了进一步的展望。     

A New Tool for Routine Testing of Cellular Protein Expression: Integration of Cell Staining and Analysis of Protein Expression on a Microfluidic Chip-Based System

The key benefits of Lab-on-a-Chip technology are substantial time savings via an automation of lab processes, and a reduction in sample and reagent volumes required to perform analysis. In this article we present a new implementation of cell assays on disposable microfluidic chips. The applications are based on the controlled movement of cells by pressure-driven flow in microfluidic channels and two-color fluorescence detection of single cells. This new technology allows for simple flow cytometric studies of cells in a microfluidic chip-based system. In addition, we developed staining procedures that work “on-chip,” thus eliminating time-consuming washing steps. Cells and staining-reagents are loaded directly onto the microfluidic chip and analysis can start after a short incubation time. These procedures require only a fraction of the staining reagents generally needed for flow cytometry and only 30,000 cells per sample, demonstrating the advantages of microfluidic technology. The specific advantage of an on-chip staining reaction is the amount of time, cells, and reagents saved, which is of great importance when working with limited numbers of cells, e.g., primary cells or when needing to perform routine tests of cell cultures as a quality control step. Applications of this technology are antibody staining of proteins and determination of cell transfection efficiency by GFP expression. Results obtained with microfluidic chips, using standard cell lines and primary cells, show good correlation with data obtained using a conventional flow cytometer.     

A nanoliter-scale nucleic acid processor with parallel architecture

The purification of nucleic acids from microbial and mammalian cells is a crucial step in many biological and medical applications. We have developed microfluidic chips for automated nucleic acid purification from small numbers of bacterial or mammalian cells. All processes, such as cell isolation, cell lysis, DNA or mRNA purification, and recovery, were carried out on a single microfluidic chip in nanoliter volumes without any pre- or postsample treatment. Measurable amounts of mRNA were extracted in an automated fashion from as little as a single mammalian cell and recovered from the chip. These microfluidic chips are capable of processing different samples in parallel, thereby illustrating how highly parallel microfluidic architectures can be constructed to perform integrated batch-processing functionalities for biological and medical applications.     

Neuronal circuits on a chip for biological network monitoring

Cultured neuronal networks (CNNs) are a robust model to closely investigate neuronal circuits’ formation and monitor their structural properties evolution. Typically, neurons are cultured in plastic plates or, more recently, in microfluidic platforms with potentially a wide variety of neuroscience applications. As a biological protocol, cell culture integration with a microfluidic system provides benefits such as accurate control of cell seeding area, culture medium renewal, or lower exposure to contamination. The objective of this report is to present a novel neuronal network on a chip device, including a chamber, fabricated from PDMS, vinyl and glass connected to a microfluidic platform to perfuse the continuous flow of culture medium. Network growth is compared in chips and traditional Petri dishes to validate the microfluidic chip performance. The network assessment is performed by computing relevant topological measures like the number of connected neurons, the clustering coefficient, and the shortest path between any pair of neurons throughout the culture's life. The results demonstrate that neuronal circuits on a chip have a more stable network structure and lifespan than developing in conventional settings, and therefore this setup is an advantageous alternative to current culture methods. This technology could lead to challenging applications such as batch drug testing of in vitro cell culture models. From the engineering perspective, a device's advantage is the chance to develop custom designs more efficiently than other microfluidic systems.     

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。