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1. 微型阀 微阀用于调节微流体系统中的流体流速和开关。 理想的微阀应具有成本低、体积小、易于集成、流量控制精度高、无泄漏和响应速度快的特点。 微阀控制流体流动的大小和方向，从而能够在即时诊断和药物输送的化学或生物医学测定中精确、稳定地释放流体。 根据流体流动控制原理，微阀可分为主动型和被动型。 主动微阀利用外界物理场或化学刺激来激活机械和非机械运动部件并控制流动流体。 相反，被动微阀的工作状态由流体决定，例如流向和流体驱动压力。 2. 微型泵 微泵是一种将工作流体（液体或气体）以精确的体积从储液腔连续输送到指定位置的装置…
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MEMS加工工艺是MEMS技术最为重要的研究方向，MEMS加工工艺主要包括体微加工、表面微加工和光刻、电镀、铸塑工艺（LIGA）。 受限于LIGA工艺的高制造成本，目前应用最广的加工工艺为体微加工、表面微加工两种。 1. MEMS制造工艺的方法和材料 MEMS制造技术是在集成电路（IC）制造技术的基础上，结合微加工技术的进步逐步发展起来的。 与集成电路制造相比，MEMS器件具有三维微结构和可动部件，制造工艺更为复杂。 由于MEMS器件的功能差异，结构形式各不相同，常见的特点包括悬空结构和高深宽比，因此没有单一的制造工艺能满足所有类型的MEMS器件需求。 ME…
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1. 悬滴培养法 悬滴培养法是由Harrion等人提出的一种三维细胞培养技术，利用载有细胞悬滴的培养液通过表面张力形成无骨架的三维细胞球体。 与其他三维培养方法相比，这种方法操作简便，促进细胞间紧密聚合，增强细胞间及细胞与基质的相互作用，从而提高了细胞的分化潜力。 然而，悬滴培养法也存在一些问题，例如培养环境难以控制，细胞悬滴容易污染且不易悬浮。 此外，细胞聚合物在培养过程中可能因氧气和营养物质不足而导致中心坏死。通过控制细胞接种数量，可以避免这一问题。 为了克服这些限制，悬滴培养法可以与芯片技术结合使用，如微流体悬滴芯片和超疏水芯片，利用泵装置持续更新培养…
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自体外细胞培养技术自创立以来，已在生物学和医学领域得到广泛应用。常见的体外培养模型包括2D和3D细胞培养。 2D培养是指细胞在二维平面上单层生长，模拟细胞间相互作用。但该方法存在一些局限，如细胞异质性、营养不均、细胞与基质的互动不自然，导致细胞存活率低、形态受损，且缺乏正常组织结构。 相比之下，3D细胞培养通过生物支架材料构建三维结构，模拟体内细胞生长环境，使细胞表现出更接近生理条件下的行为与功能。 它在一定程度上弥补了2D培养和动物模型的不足，尤其在降低成本、缩短周期和减少物种差异性方面具有优势。 1. 3D细胞培养方法 目前，常用的3D细胞培养方法包括球…
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1. 开发骨病模型 骨类器官的建立可以轻松准确地获得所需的疾病模型。 与动物模型相比，类器官疾病模型可以消除物种差异，更真实地模拟人类病理微环境，也更有利于通过模型阐明疾病机制。 1) 骨质疏松症模型 骨质疏松症是一种影响整个骨骼系统的疾病，导致骨密度和质量降低，并导致骨骼微观结构恶化。 这个过程会削弱骨骼，使它们更容易骨折。 骨质疏松症可能有多种原因，并导致骨骼脆性增加，这会对一个人的整体健康和生活质量产生重大影响。 骨质疏松症的动物模型一般通过手术切除性腺、药物应用（如糖皮质激素）和基因编辑产生，成本高、周期长、不可控…
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3D细胞培养是在模拟组织和器官结构的三维环境中培养细胞，使细胞能够在三维空间中生长并与周围环境相互作用。 这项技术的出现弥补了2D培养中细胞与细胞外基质(ECM)互动的不足。 1. 3D细胞培养模型 3D细胞培养技术的关键基础之一是细胞外基质（ECM）。ECM由多种细胞外分泌蛋白（如胶原蛋白、弹性蛋白、层粘连蛋白和糖胺聚糖等）以及细胞结合因子（如CD44和整合素等）构成，形成一个复杂的网络结构。 ECM不仅为细胞提供重要的结构支持，还参与调控细胞的生长、迁移、分化、存活及稳态，指导组织的形态发生。 通过在体外重建ECM，3D细胞培养能够模拟体内环境，促进细胞…
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表面改性技术 化学改性是指通过改变生物医用材料表面的化学成分来提升其性能。常见的化学改性方法包括表面接枝、表面生物化、层层组装和涂层技术等。 其中，表面接枝是最常用的方法，通常通过在材料表面接枝不同的聚合物或生物活性分子，赋予材料特定的功能和性能。 未来的研究重点将集中在开发能够在常温或低温、多种介质和氧气环境下进行的表面引发接枝聚合技术。 1) 表面接枝 表面接枝是一种通过在材料表面创建活性接枝点，进而进行接枝聚合的技术。 根据不同的活性接枝点生成方式，表面接枝方法可以分为光化学接枝、等离子体聚合接枝、辐射接枝、臭氧法接枝以及活性聚合接枝等。 光引发接枝通…
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1. 大脑类器官概述 大脑类器官（brain organoids）是指在体外环境中，由人类多能干细胞自发组装形成的球状拟胚体，进而分化而成的三维类器官。 这些类器官中包含的细胞类型与人脑相似，能够在分子、细胞和结构等方面模拟早期人脑的生长和发育过程，并具备与人脑相似的生理功能。 目前，全球各个实验室所培养的大脑类器官大致可以分为两类： 第一类是那些在成熟过程中未受到定向诱导的拟胚体，独立向神经外胚层分化，最终形成包含多个脑区的大脑类器官； 第二类是拟胚体在形态发生因子的作用下，朝着特定脑区进行定向分化，最终形成能够模拟特定脑区形态和功能的大脑类器官，如皮层类器…
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1. 生物学研究 类器官在生物学研究中的应用主要包括：应用类器官研究细胞发育、分化和组织形成，以及生物系统功能和基因功能等。 1) 研究器官发育等生物学过程 通过利用表型组学的研究设施和技术，对类器官进行高分辨率成像和详尽的表型分析，可以在不同时间点精准动态跟踪类器官的发育过程。 这包括对类器官体积和形态的演变、组织结构和细胞排列的细致重构，以及类器官自组装和网络互作连接的动态变化。 通过这些分析方法，能够深入挖掘影响类器官发育和分化命运的关键因素，揭示发育过程中的精妙分子机制，从而为理解人体内真实器官的发育与分化提供全面…
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随着体外三维培养技术的进步，患者来源的类器官（PDOs）在保持原始肿瘤的遗传异质性方面展现出重要价值，对疾病模型构建和药物筛选起着日益重要的作用。 传统的PDO培养方法在技术上仍面临一些挑战： (1) 重复性差，PDO在活性、大小和形状上存在显著差异，难以确保实验结果的可靠性； (2) 通量低，样本量有限，难以进行高通量药物筛选； (3) 组织模拟性不足，缺乏血管细胞和肿瘤浸润免疫细胞的共培养体系，限制了在抗血管化和免疫治疗药物筛选中的应用。 类器官芯片（organoids-on-a-chip）是类器官在生物技术领域的拓展，能够有效解决传统培养技术的不足。 该技术以微流控芯片为核心，通过控制流…
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