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Application of microfluidic chips in skin field research

2024-07-19

微流控技术在药物递送、即时检测、细胞分选和器官芯片等领域有广泛应用。液滴微流控芯片、灵敏的传感芯片以及能够操控细胞和细胞微环境的器官芯片为以下方面提供了新机会：制备可控且均匀的微米或纳米制剂、健康监测和体外模拟皮肤状态。经皮给药作为继口服和注射之后的第三大给药系统，避免了口服药物降解和注射带来的疼痛问题；但同时也面临药物选择范围窄、透皮效果差和生物利用度低等挑战。微流控芯片在药物经皮递送中的应用药物载体的制备在经皮给药系统中，粒径大小和制剂稳定性直接影响药物能否透过皮肤到达局部组织或进入血液循环，从而发挥药效。搅拌、振荡等常规方法对混合过程缺乏精确控制，容易导致颗粒聚集、粒度分布不…

Examples of microfluidic chip-based detection technologies and applications

2024-07-16

微流控技术是一种精密操控微小尺度流体的技术手段，利用微通道内部特有的尺度效应，在微小空间内显著增强反应效率与精确度，从而实现实验过程的微型化、集成化、快速化和自动化等目标。这一技术的核心载体是微流控芯片，也被称为“芯片实验室”，能够将样品采集、预处理以及分析检测等一系列实验步骤整合在一个仅几平方厘米大小的芯片上。通过运用表面张力、微流体阻力、能量耗散等独特效应，微流控芯片可以精密调控流体流动方向并缩短反应时间，构建一个高度微型化的实验环境。微流控芯片可采用多种基底材料制作，包括纸基材料、有机聚合物（如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）等）、石英玻璃…

Microfluidic paper chip production method

2024-07-12

纸芯片的制作原理是通过对纸张表面进行化学改性、疏水试剂的物理沉积以及物理切割等方式，在纸上创建疏水屏障，从而构建出图案化的亲水通道。其制作方法包括紫外光刻、蜡印法、等离子体处理技术、蚀刻法、喷墨打印、印刷法、绘图法和切割法等。紫外光刻法紫外光刻法是一种通过紫外线照射光刻胶实现微型结构制造的方法。掩模版经过掩膜和预处理后，通过光化学反应，在特定曝光区域形成化学交联作用。经显影和清洗等步骤去除未曝光部分，而曝光部分则形成用于制造微结构通道的模板。紫外光刻法是最早用于制作纸芯片的方法，能够在纸基材上精确控制形成图案的亲水和疏水通道，具有一定的稳定性。然而，制作过程中使用的光刻胶价格昂贵，并且…

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…

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