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Applications of surface acoustic waves in microfluidics

2024-07-09

声表面波简介声表面波是一种在固体材料表面传播的机械波，主要类型包括瑞利波（Rayleigh wave）、兰姆波（Lamb waves）、B-G 波和拉夫波（Love wave）。瑞利波由英国物理学家 Lord Rayleigh 于 1885 年在研究地震波时首次提出，并被广泛应用于声表面波技术领域。瑞利波的特点是振动模式多样，既有垂直于表面的纵向振动，也有平行于表面的横向振动，具备横向和纵向振动成分的结合，这为其在科学和工程中的应用提供了独特的优势。尽管瑞利波早在 19 世纪末被发现，但由于当时的科技水平和制造工艺的限制，实际应用并不广泛。随着微电子机械系统 (MEMS) 技术的快速…

Brain-like organ technology in regenerative medicine

2024-07-05

体外培养的脑类器官提供了简化且易于获取的细胞模型，可以模拟人脑的三维结构、细胞类型和神经网络功能。在再生医学领域，脑类器官技术展现了巨大潜力，既可用作疾病模型和药物测试平台，又能为细胞移植疗法和脑损伤研究提供新的方法和思路。脑损伤造模人脑中的神经元在发育完成后，因缺乏生长和再生能力，受到损伤后通常难以自我修复。有效的人源性脑损伤模型是研究脑修复的关键。脑类器官可用于模拟脑损伤和再生过程，探究再生机制和调控因素，并筛选促进再生的药物或小分子化合物。脑类器官提供了一个人源性平台，可以模拟神经系统疾病导致的脑器质性病变，深入研究其潜在机制。由于其能模拟大脑的组织结构和发育轨迹，脑类器官在研…

3D printed microfluidic chips for biomedical engineering applications

2024-07-02

蛋白质监测微流控技术与3D打印技术的结合将加速制药研究和开发，实现高转化率和选择性，并缩短生产时间，显著提高布洛芬、青蒿素等药物的产率和生产速度。微流控技术因其样本需求量小和自动化分析的特点，在早产（PTB, Preterm Birth）生物标志物分析方面具有重要优势。已有研究建立了集成微流控的早产生物标志物分析系统，研究人员开发出一种微芯片电泳（μCE）方法，用于在人体血清中分离PTB生物标志物。该设备同时具备荧光标记、比色和电化学分析等功能。通过微芯片电泳法，能够从孕妇血清中分离出6种PTB蛋白和肽生物标志物的混合物，从而形成一种廉价、可靠的早期PTB风险诊断方法。集成的微流控装…

Comparison of Traditional Screening Methods with Ultra High-Throughput Screening Methods

2024-06-28

传统的琼脂平板筛选法和微孔板筛选法是目前常用的两种筛选方法。琼脂平板筛选通过透明圈或颜色圈检测活性，或基于营养缺陷型或抗性进行生长选择，适用于初筛以排除大量无活性和低活性突变体。然而，琼脂平板筛选法并不适用于所有改造目标，且难以准确定量。为此，基于荧光或吸光度精确检测目标产物的微孔板 (Microtiter plate, MTP) 筛选方法应运而生，但其通量低且操作耗时。为解决这些问题，近年来开发了荧光激活细胞分选 (FACS) 和液滴微流控分选 (DMFS) 等超高通量筛选方法。琼脂平板筛选琼脂平板法是一种简单直接的筛选方法，已广泛用于多种水解酶（如脂肪酶、酯酶、蛋白酶）和氧化还…

Interdisciplinary organoid chip fabrication technology

2024-06-25

近年来，跨学科方法在类器官芯片的设计与制造中发挥了关键作用。除了生物学和医学相关技术外，还涉及机械力学、光学、材料科学、生物制造和计算建模等先进技术。这些技术通过基于工程的系统性设计，控制类器官的组装、结构与形态生成、生长发育和功能实现。机械力学与微流控技术细胞在体内经历拉伸、压缩和剪切力等机械力，这些力对细胞的分化、增殖和迁移有重要影响。在类器官芯片中，模拟这些力学环境对于确保细胞表现出体内类似的行为至关重要。工程化的方法能够精确控制拉伸和压缩的程度、流动条件、营养供应和剪切应力刺激，以及三维组织的局部机械特性。类器官芯片中的微流控技术利用微小的流体通道，精确控制流体的流动和剪切应…

Introduction to droplet sorting technology

2024-06-21

针对目前已开发出的不同的微流控筛选设备，根据检测信号的不同将其分为标记与无标记液滴分选技术。标记液滴分选技术标记液滴分选技术通常不直接依据所测定的细胞或酶分子的特征进行分选，而是借助引入化学分子或荧光探针来间接实现分选。这些技术主要包括依赖于荧光信号的荧光激活液滴分选（FADS）和基于紫外/可见光吸收变化的吸光度激活液滴分选（AADS）。荧光激活的液滴分选技术荧光激活液滴分选（FADS）是当前主流的微流控筛选技术之一，其核心是通过设计不同的荧光探针或酶级联反应，将目标酶基因型与荧光信号直接或间接耦联，因而具有较高的灵敏度。与荧光激活细胞分选（FACS）原理类似，FADS相比最大的优…

Common Materials and Properties of Microfluidic Chips

2024-06-18

微流控芯片是基于微机电系统(micro electro mechanical system, MEMS)发展而来,通过微加工技术将微通道､微阀､微泵和微电极等不同功能的微型元器件集成在一起构成的微全分析系统｡芯片材料作为微流控芯片的载体,决定了芯片的加工难度､精度､功能以及成本｡选择芯片材料时一般要考虑其化学和生物兼容性､电绝缘性､散热性､可修饰性､光学性能､材料和加工成本等｡微流控芯片的制作材料选择是关键性的决定因素。最初，硅材料由于其优越的特性在微流控芯片制备中占据主导地位，但随着应用场景的多样化，硅材料的局限性逐渐显露，特别是其不能耐受高压和无法兼容光学检测技术的缺陷。为了克服这些…

Advances in Molecular Immediate Detection Technology

2024-06-11

什么是分子即时检测（POCT）技术分子POCT技术集成了分子诊断技术和POCT技术，具有智能化、便携化、速度快、操作简便等优势，可在实验室和医院外由非专业人员进行操作完成检验，由于等温扩增和微流控等技术的不断发展和成熟，分子POCT产品也得到了快速发展并逐步应用于临床检验。目前分子POCT不仅可应用在感染性疾病的检验，也用于早期妊娠、遗传性疾病、肿瘤等方面的诊断。与抗原抗体检验相比，核酸分子的POCT检验在灵敏度、重复性和特异性方面具有显著优势。分子POCT的关键技术包括等温扩增技术和微流控技术，本文主要介绍这两项内容。等温扩增技术等温扩增技术是近年来发展起来的基于恒温扩增的新型核…

Microfluidic Chips in Cancer Therapeutics

2024-06-07

循环肿瘤细胞作为肿瘤治疗领域的重要研究方向，常规的分离检测手段存在一些不足之处，结合微流控芯片的新技术发展针对这些问题有了不小改善，在癌症诊断治疗方向有着广泛的应用前景。

Development and application of droplet microfluidic technology

2024-06-04

液滴微流控技术微流控技术是一种可以在微纳米尺度上处理和操控少量液体(10–9−10–18L)系统的技术，基于微流控技术的装置称为微流控芯片，具有微型化、集成化等特点。液滴微流控是指通过微通道内互不相容的多相流体生成离散的液滴，并对其进行操控。基于微流控技术生成的液滴具有单分散性好、无交叉污染、可重复性高等优点，广泛应用于生物、化学、物理等多个学科领域，成为微流控领域的一个重要分支。液滴生成方法生成液滴的方法和技术有很多种，根据液滴生成过程中是否施加外部能量，可以分为被动法和主动法。被动法生成液滴，是指利用不同的微通道结构使不混溶的分散相和连续相流体在通道连接处相遇，通过调节通道结构…

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