用于药物筛选的微流控细胞阵列芯片

细胞区域分布培养以及如何有效地对微流体进行操控是微流控阵列芯片在细胞药物研究中的关键技术。本研究介绍了一种利用SU-8负性光刻胶模具和PDMS制作双层结构的微流控细胞阵列芯片的方法,该芯片通过C型的坝结构将进样细胞拦截在芯片的细胞培养的固定区域,键合双层PDMS构成阀控制层,阀网络的开关作用成功实现了芯片通道内微流体的操控,同时芯片设计了药物浓度梯度网络,产生6个不同浓度的药物刺激细胞。通过对芯片3种共培养细胞活性的检测和药物伊立替康(CTP-11)对肝癌细胞的浓度梯度刺激等实验结果验证该芯片在细胞研究和药物筛选等方面的可行性。     

微流控芯片对乳腺癌细胞MDA-MB-231的捕获及再培养研究

目的:利用实验室构建的微流控芯片对乳腺癌细胞(MDA-MB-231)进行捕获,提高捕获率并保证细胞活性,实现再培养。抗肿瘤药物阿霉素处理正常培养和再培养的细胞,分析细胞内的基因表达变化。方法:对微流控芯片进行基底修饰,利用MUC1抗原与抗体特异性结合捕获肿瘤细胞,优化捕获条件提高捕获率。对微流控芯片捕获的细胞进行分离、收集和再培养。用1μmol/L阿霉素对正常培养和再培养的细胞分别孵育24h,然后提取RNA并逆转录合成c DNA。选择乳腺癌细胞中高表达及与肿瘤转移相关的基因FN1、ITGA6和LAMB3设计引物,以c DNA为模板分别进行RT-PCR扩增,对琼脂糖凝胶电泳结果进行灰度分析。结果:经MUC1抗体修饰的微流控芯片能有效地捕获肿瘤细胞,捕获率达80%±3%,释放率约98%,细胞释放后存活率高实现再培养。阿霉素对正常培养和再培养的乳腺癌细胞中FN1、ITGA6和LAMB3的基因表达均有抑制作用。结论:MUC1抗体修饰的微流控芯片能有效捕获乳腺癌细胞并实现再培养,捕获前后细胞内基因表达无显著差异,均能产生药物敏感性。     

微流控芯片技术在细胞生物学研究中的应用进展

20世纪90年代以来,微流控芯片技术得到了快速发展。由于具有小型化、集成化、高通量、低消耗、分析快速等特点,微流控芯片作为一种新型的生物学研究平台,能够提供传统方法不具备的精细和可控制的细胞研究条件,在细胞生物学研究领域中得到了广泛关注。该文主要介绍其在细胞培养、分选、裂解、计数、凋亡检测、迁移、单细胞捕获、细胞间作用等方面的研究进展。     

基于微流控芯片的体外血脑屏障模型构建

目的:利用微流控芯片技术构建易调控、接近在体微环境的体外血脑屏障模型。方法:微流控芯片体外模型采用上下双培养池结构,由多聚碳酸酯膜分隔,两套流路系统控制流体。细胞采用原代分离纯化的大鼠脑血管内皮细胞和星形胶质细胞,免疫荧光技术进行鉴定,分别按次序注入微流控芯片上下培养池,按1μl/min的流速进行灌注培养,构建体外血脑屏障模型,并对此模型进行鉴定和评价。结果:原代分离纯化得到两种细胞,免疫荧光法鉴定细胞纯度达95%以上。共培养3天紧密连接开始形成,5天达到峰值,超微结构观察显示内皮细胞之间形成紧密连接,且荧光素钠渗透实验和TEER值测量表明屏障形成良好。结论:成功构建微流控芯片体外血脑屏障模型,可成为一个新的平台应用于药物筛选、神经系统基础等多项研究中。     

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.     

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.     

基于微流控的真菌单细胞捕获和培养

【背景】真菌单细胞培养在研究细胞异质性及细胞生长特性等方面十分重要,因此需要建立简单便捷的方法对真菌单细胞进行培养与观察。【目的】基于微流控建立一种真菌单细胞的捕获及培养方法,同时直观地对单细胞进行定位和实时观察。【方法】利用L-edit设计芯片图案并利用等离子键合的方法制备微流控芯片;通过注射泵将红酵母菌溶液及里氏木霉孢子溶液进样以实现单细胞捕获;采用台盼蓝染色法测定酵母细胞的存活率;利用显微镜对酵母单细胞及木霉孢子的萌发、生长、繁殖过程进行观察。【结果】所制备的芯片形状完好,可实现酵母或孢子的单细胞捕获;酵母的捕获率为25.00%±1.38%;分别于0、2、4、6h对酵母进行观察,可看到酵母出芽过程;培养至48h,芯片上酵母细胞的存活率与游离培养条件下的存活率无显著性差异;分别于0、3、6、9 h对单个孢子进行观察,可以看到孢子萌发以及菌丝生长情况,且直至120h菌丝仍在生长。【结论】设计并制备了一种用于真菌单细胞捕获及定位培养的微流控芯片,这是此种芯片在真菌单细胞培养中的首次应用。细胞可在此微流控芯片上正常生长至少2 d,并可实现5 d及更长时间的培养,此方法可对真菌单细胞进行直观、定位的实时观察,有望用于多种微生物单细胞的生理、遗传性状研究,以及原生质体融合育种研究。     

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。     

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。     

微流控芯片在乳腺癌骨转移研究中的应用

乳腺癌骨转移患者死亡率高达70%～80%,目前缺乏有效的治疗药物.微流控芯片技术能够有效模拟骨组织的生化和生物物理微环境,便捷地实现模拟骨微环境中乳腺癌骨转移的研究,这将为探索乳腺癌骨转移的细胞和分子机制、进而进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选提供有价值的技术方法和平台.本综述简要介绍了乳腺癌骨转移的分子机制和治疗药物研究现状,详细阐述了乳腺癌骨转移的微流控芯片模型,分析了基于微流控芯片技术进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选的优势和挑战,旨在为乳腺癌骨转移机制研究和药物筛选提供参考.     

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。     

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。     

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。     

微流控芯片监测绿色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达

目前主要使用激光共聚焦扫描显微镜观察绿色荧光蛋白的表达,但需要昂贵的仪器并耗费大量时间。本研究开发了一种新型激光诱导的微流芯片检测系统来监测绿色荧光蛋白在枯草芽孢杆菌中的表达。该系统主要由激光装置、光路系统、微流控芯片、光电倍增管和计算机处理系统等5部分组成。对该系统的测试结果显示,随着诱导强度的增强监测信号峰也随之增强,并且与激光共聚焦显微镜观察的结果一致。利用该芯片系统能够快速准确地筛选和鉴定用绿色荧光蛋白作为标记的细胞克隆,可以替代PCR鉴定方法。但该系统仅仅能够监测表达强度,不能够满足蛋白定位等高水平研究,因此,该系统适合应用于环境的微生物监测、药物筛选和其他无需观察蛋白定位等研究。     

二苯乙烯苷对氧化诱导内皮细胞凋亡及Caspase-3和PARP表达的影响

为研究二苯乙烯苷对过氧化氢(H2O2)诱导人脐静脉内皮细胞凋亡的影响并初步探讨二苯乙烯苷抗凋亡的可能机制,采用不同浓度H2O2和二苯乙烯苷处理内皮细胞24 h,以MTT法检测细胞生长活力、Hoechst33258染色观察细胞形态、流式细胞仪检测凋亡率等方法筛选造模内皮细胞凋亡的H2O2浓度和二苯乙烯苷最佳的抗内皮细胞凋亡作用浓度.RT-PCR、Western-blot分别检测Caspase-3、PARP mRNA及蛋白质的表达.结果发现,与空白对照组相比,300μmol/L H2O2作用后,内皮细胞增殖明显受到抑制,Hoechst33258染色可见大量凋亡细胞,细胞凋亡率显著增加,流式细胞仪检测出明显的凋亡峰,Caspase-3和多聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶(PARP)的表达量显著增加.经二苯乙烯苷处理后,随着二苯乙烯苷浓度增加,细胞的增殖率随之增加,凋亡细胞数减少,凋亡率逐渐降低,与H2O2组比较,10μmol/L的二苯乙烯苷能够显著提高细胞增殖率,降低细胞凋亡率,并显著减少Caspase-3和PARP表达.以上结果表明,二苯乙烯苷能够抑制由H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞凋亡,增加细胞生长活性,降低细胞凋亡率,其作用机制可能与下调Caspase-3和多聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶(PARP)的表达有关.     

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.     

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。     

沙利度胺通过诱导G1阻滞和凋亡抑制血管内皮细胞增殖

沙利度胺是一种抗血管生成药物,临床上用于治疗多种肿瘤,但其抗肿瘤血管生成机制尚不十分清楚. 本文采用MTT法观察沙利度胺对体外培养的血管内皮细胞增殖的影响. 结果发现,沙利度胺能够抑制血管内皮细胞的增殖,其IC50为16.47 μg/mL;然后采用Hoechst染色和流式细胞仪检测细胞凋亡和细胞周期,发现沙利度胺能够诱导内皮细胞凋亡,并干扰细胞的周期,出现G0/G1期阻滞. 最后,通过Western印迹方法分析沙利度胺对血管内皮细胞Bcl-2蛋白表达的影响,发现抗凋亡的Bcl-2蛋白表达水平随沙利度胺浓度增大而降低. 初步结果提示,沙利度胺可能通过阻遏抗凋亡分子Bcl-2表达,激活诱导G1期阻滞的信号通路而抑制内皮细胞新生,从而抑制肿瘤生长. 诱导内皮细胞凋亡及G1期阻滞的具体分子机制正在研究中.     

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。