微流控芯片的研究及设计

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基于纳米技术的微流控智能芯片研究

基于纳米技术的微流控智能芯片研究

基于纳米技术的微流控智能芯片研究

随着科技的飞速发展,纳米技术作为未来科技的关键性支柱,已经引起了广泛的关注和研究。纳米技术带来的不仅仅是微小材料的制备,而是更加广阔的应用领域,如纳米医药、纳米材料、纳米电子等。其中,微流控智能芯片作为一种新兴的纳米技术应用,已经成为了医学、化学、生物、机械等多个领域中一个重要的研究方向。

一、微流控智能芯片的概述

微流控智能芯片是一种将微型流控芯片和智能化技术相结合的产物,通过微小管道和芯片内部的微型反应室实现了微小体积、快速、高灵敏度的样品检测和分析。这种芯片可以用来实现多种流动操作,如混合、分离、检测等。由于其操作简单、成本低、速度快、检测灵敏,因此在生物学、分析化学、材料学、环境污染等领域中具有广泛的应用前景。

二、微流控智能芯片的基本原理

微流控智能芯片的基本原理是实现物质的微小体积操纵,使其在芯片内部进行微观操作,从而实现快速的检测和分析。其基本流程包括芯片制备、样品进样、搅拌混合、分离、检测等几个步骤。通过微型管道和微型阀门,将样品流经芯片内部,可以控制

样品在芯片内的流动轨迹,实现微小混合和移动,从而实现精细化、高通量的样品检测和分析。

三、纳米技术在微流控智能芯片中的应用

纳米技术在微流控智能芯片中的应用主要体现在以下方面:

1、纳米材料的应用:纳米颗粒、纳米膜、碳纳米管等纳米材

料在微流控智能芯片中广泛应用,在样品检测、分离、制备等方

面发挥重要作用。例如,通过使用纳米颗粒作为微流控芯片的降

阻剂,可以降低流体在芯片中的运动阻力,从而提高检测效率和

灵敏度。

微流控分析芯片

微流控分析芯片

微流控分析芯片

微流控芯片是一种集成了微流体控制和微分析功能的微小尺寸芯片,常用于生物医学和化学分析领域。它通过微小的通道和阀门控制样品、试剂的流动,并通过电极和传感器实时监测和分析反应过程,具有高效、灵敏和精确的特点。下面将详细介绍微流控分析芯片。

微流控分析芯片的结构包括流道结构、阀门结构、电极结构和传感器结构。流道结构用于在芯片内部建立微小的流通路径,一般采用陶瓷或聚合物材料制作,通道的大小和形状可以根据需要进行设计和调整。阀门结构则用于控制样品和试剂的进出,常用的有基于压力控制、电场控制和温度控制的阀门。电极和传感器结构则用于检测和监测反应过程中的电化学信号或光信号,以实现实时监测和定量分析。

微流控分析芯片的工作原理是基于微流体的诸多特性。首先是微流体的流动速度快,通常在纳米到毫米每秒之间,这使得样品和试剂的混合效果更加均匀,反应速度更快。其次是微流体的扩散效应好,表面积和质量传递速度都得到了提高,这有利于反应的发生。再次是微流体的表面效应明显,尤其是当反应物浓度较低时,微流体可以通过增加反应物和试剂之间的接触面积,提高反应的敏感度。此外,微流体还具有低样品消耗、低成本和易于自动化等优点。

微流控分析芯片可以进行多种分析操作,如样品的预处理、混合和分离、反应过程的实时监测等。在样品的预处理方面,可使用微流控芯片中的阀门和通道进行样品的过滤、浓缩和易位

等操作,以提高分析的准确性和灵敏度。在混合和分离方面,可以通过芯片中的微通道和阀门,将不同的试剂和溶液进行有效的混合和分离,以实现反应的发生和产物的提取。在反应过程的实时监测方面,可以通过芯片中的电极结构和传感器结构,对反应过程中的电化学信号、光信号等进行实时检测和分析。

微流控芯片技术的发展与应用

微流控芯片技术的发展与应用

微流控芯片技术的发展与应用随着微型技术的快速发展,微流控芯片技术也成为了生命科学和医学诊断的重要工具之一。微流控芯片技术利用微型反应器及微型通道,实现自动控制反应条件与样品循环,在微米尺度范围内进行各种生物分析和检测,从而实现了高通量、快速、精准的生物分析。本文将对微流控芯片技术的发展与应用进行分析。

一、微流控芯片技术的发展历程

20世纪上半叶,生化分析主要是在试管中进行,检测手段和方法都比较简单。到了20世纪60年代,随着电子技术的发展和微处理器的诞生,微流控芯片技术开始起步。1980年代初期,美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Manne S.丹尼尔斯和Walter Schottky 先后提出了微通道芯片的想法。1985年,美国国家标准局(NIST)的George Segar和David Ross成功地采用光刻技术制作了一个环形的微小流通通道。此后随着MEMS技术的快速发展,微流控芯片技术不断得到完善。

二、微流控芯片技术的原理

微流控芯片技术基本上就是把传统实验中的微型反应器和微信

道集成到一块芯片上。该技术通过微米尺度的反应器和信道,将

不同形态、性质、浓度、电荷、质量的生物特异性分子进行分离、检测、识别和定量测定。由此可实现常规实验所需耗费大量时间、试剂、仪器的方法的高度自动化和微型化,避免了手工操作对反

应的误差,大大提高了实验分析的效率和可靠性。

三、微流控芯片技术的应用

1. 生物学和医学领域

微流控芯片技术在生物学和医学领域的应用最为广泛。例如,

可实现DNA 和 RNA 提取、基因片段扩增、基因分型、细胞培养

微流控生物芯片技术的应用前景

微流控生物芯片技术的应用前景

微流控生物芯片技术的应用前景微流控生物芯片技术是一种应用于生命科学研究的技术,利用

微流控芯片上微小的通道和化学反应腔室,能够精确控制和监测

微小分子和细胞的运动和反应,从而实现快速、高效的生物分析

和诊断。随着微流控技术的不断发展和成熟,微流控生物芯片已

经成为生物科学研究和医学诊断的重要工具,具有广阔的应用前景。

一、微流控生物芯片技术的原理与优势

微流控生物芯片技术基于微小通道和化学反应腔室设计和制造,利用微流控芯片上的毛细管效应、微阀门和微泵等微机电技术手段,可以精确控制流体、细胞和分子的运动和反应。

与传统的生物实验相比,微流控生物芯片技术具有以下优势:

(1)微小体积:微流控芯片上的反应腔室和通道非常微小,

在纳升和微升级别,可以大大降低实验成本和化学废料产生量,

节省实验室空间和资源。

(2)快速分析:微流控生物芯片能实现高通量的分析和检测,缩短实验时间,提高实验效率。

(3)样品保存:微流控芯片上的流体和样品可以被快速、精

确地控制和调节,有利于样品保存和稳定性的提高,减小变化和

误差。

(4)高灵敏度:微流控生物芯片能够在极小的样品量下进行

检测和分析,大大提高了检测的灵敏度和精度,能够检测到非常

低浓度的分子和细胞。

二、微流控生物芯片技术的应用领域

微流控生物芯片技术具有广泛的应用前景,涉及医学诊断、医

药研发、生命科学等领域,具体应用如下:

(1)基因测序:利用微流控芯片对DNA进行放大、分离和测序,能够实现快速定量获得DNA序列信息。

(2)癌症诊断:利用微流控芯片对血液中癌细胞进行检测和

分选,能够提高癌症早期诊断的准确性和敏感性。

全水凝胶微流控芯片及其在血管化模型构建中的应用 -回复

全水凝胶微流控芯片及其在血管化模型构建中的应用 -回复

全水凝胶微流控芯片及其在血管化模型构建中的应用

-回复

[全水凝胶微流控芯片及其在血管化模型构建中的应用]

一、引言

随着生物医学研究的不断发展,工程师和科学家们不断寻找新的工具和技术来模拟和研究生物体内复杂的微环境和生物过程。其中,在体内血管化(又称血液循环系统形成)的研究成为了一个重要的课题,旨在模拟和理解血管系统的发育和功能。全水凝胶微流控芯片作为一种新型的研究工具,被广泛应用于血管化模型的构建中。

二、全水凝胶微流控芯片的构成与制备

1. 芯片的结构与组成:全水凝胶微流控芯片由两层软性PDMS(聚二甲基硅氧烷)构成,上层是流道层,下层是流控层。流道层主要用于模拟血管结构,而流控层则负责控制流体的流动。

2. 凝胶填充:在流道层中,需要填充一种方法适应生物体的凝胶物质,常见的选择有明胶、胶原蛋白等。这些凝胶物质具有良好的生物相容性和可调控的物理特性,能够模拟真实的生物组织环境。

3. 制备工艺:芯片的制备一般采用软光刻技术和流铸技术。首先,使用软光刻技术在PDMS 上制备模具,然后将PDMS 和凝胶物质一同流铸进模具中,经过凝胶和PDMS 的复合制备出全水凝胶微流控芯片。

三、全水凝胶微流控芯片在血管化模型中的应用

1. 血管模拟:全水凝胶微流控芯片的流道层可以模拟血管的形态和结构。通过调整流道层的几何结构和通道间的连接方式,可以构建出不同形状和大小的血管网络。这种模拟可以为研究血管系统的发育和功能提供多种条件。

2. 环境模拟:在全水凝胶微流控芯片中,填充的凝胶物质可以模拟生物组织的物理性质和化学环境。通过调整凝胶的硬度、化学组成和杂质的添加,可以模拟不同组织的特性。这种环境模拟可以更准确地研究血管化过程中的物质传输和因素调控。

微流控芯片的流体力学设计与仿真

微流控芯片的流体力学设计与仿真

微流控芯片的流体力学设计与仿真

微流控芯片是一种应用于微尺度流体操纵的技术,广泛应用于生物医学和化学

领域。它通过微细通道和微阀门来精确操控微量液体,在极小的空间内实现高效的混合和反应。在微流控芯片的设计和仿真中,流体力学起到了至关重要的作用。

首先,流体力学是研究流体运动规律的学科。在微流控芯片中,流体的流动行

为受到微观尺度效应的影响,例如表面张力、黏滞性等。因此,理解并掌握流体力学的基本原理对于设计和仿真微流控芯片至关重要。

在微流控芯片的设计中,几何形状是一个重要的考虑因素。通过合理设计微通

道的宽度、深度和形状,可以实现不同流体的平行或交叉流动,从而实现混合、分离、测量等功能。同时,几何形状也会影响到流体的速度分布和压力分布。通过流体力学仿真软件,可以对不同几何形状的微通道进行模拟,预测流体在其中的流动行为,并优化设计。

除了几何形状,流体力学仿真还需要考虑流体的性质和微观效应。流体的黏度、密度和表面张力等参数会影响到流体的流动行为。例如,在微流控芯片中,高黏度的样品可能需要更大的施压力,才能够流动。此外,流体在微观尺度还会受到惯性力和毛细力的影响。这些微观效应对于流体的操控和控制有着重要的影响。

为了更准确地预测流体在微通道中的行为,流体力学仿真软件能够模拟微观尺

度下流体的运动。在仿真过程中,可以根据流体力学方程、质量守恒方程和动量守恒方程等,求解出流体的速度、压力和剪切应力等参数。通过不断调整边界条件和几何形状,可以逐步优化设计,实现期望的流体行为。

在微流控芯片的实际应用中,流体力学仿真起到了辅助设计和优化的作用。通

微流控芯片的设计制备及应用研究

微流控芯片的设计制备及应用研究

微流控芯片的设计制备及应用研究微流控芯片是一个以微米级别的通道为主要构成单元的微型化

实验室,利用传统的微加工技术进行制造,适用于不同领域的实验、检测和研究。因其具有小体积、高通量、低成本、高精度、

快速分析等特点,在医学、生物、化学和工程等领域被广泛应用。

1. 微流控芯片的结构

微流控芯片通常由多层结构构成,包括进样孔、通道、反应室、控制器等多个功能模块。其中,进样孔与通道是最常见的结构,

前者用于将样品进入流道,后者用于将样品导向至不同位置。

通道的设计十分重要,需要考虑到微通道的特性。微通道相比

大通道,流体对于对流和扩散作用非常敏感。在微米级别的通道中,普通的流体运动模式失效,需要考虑流体与壁面之间的微观

反弹作用,以及壁面微米级别的差异对流体的影响。因此,在设

计微通道时,需要考虑到流体速度、壁面深度、宽度、曲率等这

些微观特性。另外,微通道还需要设计不同的分支及阻塞结构以

实现针对特定样品的快速、准确进样及分析。

2. 微流控芯片的制备

微流控芯片的制备通常采用光刻、靶向蚀刻工艺和微喷雾成型

技术。其中,光刻技术是一种利用半导体加工制造中的光阻膜和

掩模膜形成图案的过程。利用Etching或者电镀蚀等方法,在外部

镀层或者外部半透明掩膜上,通过紫外线照射暴露所需要的部分,发生的化学反应使得某些部分暴露出来形成所需要的结构。

靶向蚀刻工艺是通过等离子体等或者化学反应使得某一个区域

产生不同的反应,从而得到所需要的结构。微喷雾成型技术是一

种可以实现多层薄膜堆叠的技术,其基本策略是在一个固定位置

上不断喷涂材料,使之在一定的条件下凝固,最终制备出所需要

微流控芯片的研究及设计

微流控芯片的研究及设计
03 光学分选法
“ 光学细胞分选的基本原理是,当光束照射到细胞中, 在细胞上的力,将细胞在光束的焦点附近捕获的,或该力 的作用下,将细胞被运送到目标位置的检测和分析。光学 分选的优点是无接触,对细胞无损伤,污染少,操作微细 尺寸范围内方便,定位准确达到微米级;缺点是该设备是昂 贵的,仅适用于短距离细胞操作。 ”
基于流体力学和电场原理的细胞分选芯片 的设计研究
指导教师:徐文峰
答辩人:黄卓
目录
CONTENTS
1 微流控芯片分选原理 2 研究的内容、意义及其方法 3 基于电泳原理分选芯片的设计 4 基于流体力学分选芯片的设计 5 结论
微流控芯片分选原理
01 荧光分选法
01
02
03













微流控芯片分选原理
01
02
03
研究的内容、意义及其方法
分选理 论的研

细胞分 选芯片 的设计
细胞分 选芯片 的制作
细胞分 选芯片 的分析
设计与制备
基于电场原理的分选芯片
01
基于流体力学的分选芯片
02
设计与制备
01 设计思路
基于电场原理的分选芯片
传统的“十字”型电泳分选芯片分选效率低、通量低、对细胞易造成 伤害、不便于使用。

微纳流体力学仿真与微流控芯片设计

微纳流体力学仿真与微流控芯片设计

微纳流体力学仿真与微流控芯片设计

1. 引言

微纳流体力学是研究微尺度下流体行为的学科领域,它涵盖了从微观到纳米尺

度的流体流动、传热和传质等现象。近年来,微纳流体力学在医学诊断、生物分析、化学合成等领域得到了广泛的应用。为了更好地理解和设计微纳流体系统,开展仿真和设计工作显得尤为重要。本文将介绍微纳流体力学仿真的基本原理和方法,并探讨了微流控芯片的设计与制造过程。

2. 微纳流体力学仿真

2.1 离散粒子动力学 (Lattice Boltzmann Method)

离散粒子动力学方法是一种基于分子动力学原理的流体力学仿真方法,它通过

将流体系统离散为许多粒子,并模拟粒子之间的相互作用,从而研究流体的运动行为。在微纳尺度下,离散粒子动力学方法具有高效、准确和可靠的优势,被广泛应用于微纳流体力学仿真中。

2.2 多尺度模拟

由于微纳流体系统的尺度差异,采用单一的仿真方法往往不能满足需求。多尺

度模拟是一种将不同尺度的仿真方法结合起来,通过耦合不同模型和方法,实现对复杂流动现象的分析与预测。目前,常用的多尺度模拟方法包括分子动力学与连续介质力学的耦合仿真、多尺度网格方法等。

2.3 流体-结构耦合仿真

在微流体系统中,流体与结构的相互作用对流动行为有着重要影响。流体-结构耦合仿真是一种将流体力学仿真和结构力学仿真相结合的方法,能够模拟流体与结构之间的相互作用和耦合效应。流体-结构耦合仿真在微纳流体力学领域中具有重

要的应用价值,可以用于分析微通道的变形行为、流动对结构的影响等问题。

3. 微流控芯片设计

3.1 微流控芯片基本结构

生物医学工程中的微流控芯片技术应用研究与优化

生物医学工程中的微流控芯片技术应用研究与优化

生物医学工程中的微流控芯片技术应用

研究与优化

概述

随着生物医学工程领域的迅速发展,微流控芯片技术成为了研究人

员关注的热点。微流控芯片技术基于微观尺度的加工与操作,在生物

分析和诊断中具有许多独特的优势。本文将探讨微流控芯片技术在生

物医学工程中的应用研究,并提出优化方向。

1. 微流控芯片技术在生物分析中的应用

微流控芯片技术可用于生物样本的处理、分离、放大和检测等方面。首先,微流控芯片可以对生物样本进行定量分析,提高精确度和灵敏度。其次,微流控芯片可以实现高通量和快速分析,缩短实验时间。

此外,通过微流控芯片技术,可以实现小体积样本的检测,并减少试

剂和样本的消耗。

2. 微流控芯片技术在生物诊断中的应用

随着微流控芯片技术的发展,其在生物诊断中的应用也日益广泛。

微流控芯片可以用于敏感的生物分子检测,如蛋白质、核酸和细胞。

这种技术可以实现快速和准确的诊断,有助于疾病的早期检测和治疗。此外,微流控芯片还可以用于细胞分选和分析,帮助研究人员对细胞

的性质和功能进行深入了解。

3. 微流控芯片技术的优化方向

为了进一步发展微流控芯片技术并提高其性能,我们需要从以下几个方面进行优化:

3.1. 设计与制备技术的改进:改进微流控芯片的设计与制备技术,提高芯片的制造精度和可控性。这将有助于提高芯片的稳定性和可重复性。

3.2. 材料选择与流体控制:选择与生物样本相容的材料,并研究优化流体控制技术,以降低对生物样本的污染和损伤。

3.3. 操作与控制系统的优化:改进微流控芯片的操作和控制系统,以提高系统的自动化程度和稳定性,降低操作难度。

微流控芯片研究报告

微流控芯片研究报告

微流控芯片研究报告

微流控芯片是新型的技术,它为生物分子和有机分子提供处理控制环境,以便实现对生物工艺进行灵活控制,为实验室自动化提供帮助。

第一,我们来看微流控技术的原理。微流控技术是在微米尺度上控制和处理流体。它通过一种叫做“微流控芯片”的装置,实现流体在精确的尺度上的控制,来完成各种生物应用及其他相关任务。微流控芯片是一种由多个集成的微孔组成的流量控制装置,可以控制流体的流量和流向,完成微尺度的控制。微流控芯片的工作原理是:当芯片的排气口和接气口同时打开时,在芯片表面封闭的微孔组成的通道中形成压力区域,使微量流体经过微孔并形成稳定的流量,实现控制相关任务。

其次,微流控芯片的应用领域涉及到众多方面,包括生物医学和分子生物学等。在生物医学研究中,微流控芯片可以实现对生物物质(如血液细胞)的精确移植、活性测量、药物检测和细胞计数等。微流控技术也可以用于纳米医学研究,可以实现对纳米体系的快速活性测量、纳米粒子的检测和生物传感等。此外,微流控芯片在分子生物学研究中也发挥着重要作用,可以实现分子结构分析、活性测定、细胞表达及基因转录等实验。

第三,微流控芯片的开发。与传统技术相比,微流控芯片在控制和处理的精度和效率方面较为优越,但是存在一定的技术挑战。为了实现更加精确的控制,微流控芯片的结构设计和材料选择十分重要。

必须采用低抗性的材料,如金属和陶瓷,并且设计芯片的尺寸和形状。芯片结构和宽度的设计影响着油流控精度,并影响微流控芯片的使用性能和寿命。同时,为了提高微流控芯片的灵活性,研究者们还需要为芯片设计高度可编程的控制系统,以实现灵活的流量控制,使微流控芯片更加容易使用。

共聚焦型微流控芯片

共聚焦型微流控芯片

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共聚焦型微流控芯片(大纲)

一、引言

1.1微流控芯片技术背景

1.2共聚焦型微流控芯片的优势

1.3研究共聚焦型微流控芯片的意义

二、共聚焦型微流控芯片的原理与设计

2.1共聚焦显微镜原理

2.2共聚焦型微流控芯片的设计理念

2.3芯片结构及功能区域划分

三、共聚焦型微流控芯片的关键技术

3.1微流体动力学

3.2光学系统设计

3.3信号检测与处理

3.4芯片材料选择与制备

四、共聚焦型微流控芯片的应用

4.1生物成像领域

4.2细胞分析领域

4.3遗传学研究领域

4.4临床诊断与药物筛选

五、共聚焦型微流控芯片的研究进展

5.1国内外研究现状

5.2技术挑战与解决方案

5.3未来发展趋势

六、共聚焦型微流控芯片的产业化与市场前景

6.1产业化现状

6.2市场需求与前景分析

6.3竞争态势与机遇

七、总结与展望

7.1研究成果总结

7.2存在问题与改进方向

微流控芯片制作流程

微流控芯片制作流程

微流控芯片制作流程

微流控芯片是一种小型化、高灵敏度和高通量的实验平台,广泛应用于微生物学、生物医学、化学分析等领域。其制作流程主要包括以下步骤:

1.芯片设计:包括芯片结构、流道形状、流速计算等。

2.芯片制作:主要有光刻、电子束曝光、薄膜沉积等步骤。其中光刻是最常用的制作方法,通过将芯片表面涂覆光刻胶,然后使用光刻机进行曝光和显影,以形成所需的芯片结构。

3.芯片表面修饰:包括化学修饰、生物修饰等,可以在芯片表面引入生物分子或化学分子,以实现特定的实验目的。

4.芯片封装:将制作好的芯片与压力控制系统、显微镜等设备进行连接和封装,以实现实验的自动化和可重复性。

5.实验操作:在芯片内加入样品和试剂,通过压力控制系统控制流速和流动方向,进行实验操作并观察结果。

微流控芯片制作流程繁琐,需要多种工艺的配合和精密的设备,但其具有高效、经济、低样品消耗等优点,在科研和临床应用中具有广泛的应用前景。

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微流控芯片技术在癌症检测中的应用研究

微流控芯片技术在癌症检测中的应用研究

微流控芯片技术在癌症检测中的应用研

摘要:随着癌症的严重威胁和世界人口的增长,癌症检测变得越来越重要。传统的癌症检测方法存在一些局限性,而微流控芯片技术在癌症检测中的应用为精确且高通量的检测提供了可能。本文将介绍微流控芯片技术及其在癌症检测中的应用研究。

1. 引言

癌症是一种严重危害人类健康的疾病,成为全球范围内的主要死因之一。及早发现和治疗癌症对于提高患者的存活率至关重要。然而,传统的癌症检测方法,如组织切片和血液化验,存在一些局限性,如诊断速度慢、操作复杂、试剂需求量大等。

2. 微流控芯片技术的基本原理

微流控芯片技术是一种利用微米级通道和微流体操作的技术。它采用微型芯片构建了一个与样品相互作用的微小闭合环境,通过精密控制流体流动和反应过程,实现样品的混合、分离、操控和检测。微流控芯片技术具有快速、低成本、高效、灵敏度高等优点。

3. 微流控芯片技术在癌症检测中的应用

3.1 微流控芯片技术在肿瘤细胞识别与分离中的应用

微流控芯片技术可以根据细胞大小、形状、表面标记等特性,实现

对肿瘤细胞的个体分离和捕获。通过对混合细胞悬液在微流控芯片中

流动的控制,可以将肿瘤细胞从正常细胞中分离出来,实现对肿瘤细

胞的纯化。这为肿瘤种类的诊断和研究提供了重要条件。

3.2 微流控芯片技术在DNA分析中的应用

微流控芯片技术可以通过微型反应体系实现对DNA的分析,包括DNA的扩增、分离和定量等。与传统的PCR方法相比,微流控芯片技

术在速度、灵敏度和操作简便性上都有较大的优势。这使得癌症相关

的基因突变和蛋白质表达等分子标志物的检测更加准确和高通量。

使用微流控芯片进行分析实验的基本步骤

使用微流控芯片进行分析实验的基本步骤

使用微流控芯片进行分析实验的基本步骤

随着科学技术的不断发展,微流控芯片作为一种重要的实验工具,被广泛应用

于化学、生物、医学等领域的分析实验中。微流控芯片的特点是能够在微米尺度上精确控制流体混合、传输和反应的过程,大大提高了实验效率和准确性。下面将介绍使用微流控芯片进行分析实验的基本步骤。

1. 芯片设计和制备

首先,需要根据实验的需求,设计出合适的微流控芯片结构。通常包括流道、

混合器、泵浦等元件。设计完成后,可以选择将芯片外包或者自行制备。芯片制备通常采用微流控芯片制造工艺,如光刻、胶模压等方法。制备好的芯片需要进行表面处理,以保证流体在芯片上的流动性。

2. 流体控制装置

在进行微流控芯片实验之前,需要准备一套流体控制装置,包括泵浦、压力控

制器、阀门等。这些装置可以通过软件控制流体在芯片中的注入、混合和排出。不同实验可能需要不同的流体控制方式,因此需要根据实际情况选择合适的装置。

3. 实验准备

在进行实验之前,需要准备好各种实验所需的溶液、样品以及实验器具。根据

实验的具体要求,可以对样品进行前处理,如标记、纯化、浓缩等。此外,还需要准备好实验中可能使用到的试剂、缓冲液等辅助材料。

4. 芯片连接与灌注

将微流控芯片与流体控制装置连接好,确保连接部分密封可靠。在连接过程中,可以使用微管或者胶带等材料进行固定。然后,将芯片灌注,以排除其中的气泡并保证流体的流动通畅。在灌注过程中,需要控制流速和压力,避免芯片损坏或者流体泄漏。

5. 实验操作

完成芯片连接与灌注后,可以开始具体的实验操作。根据实验设计,控制流体在芯片中的流动方向和速度。可以调整流体的流速、浓度、温度等参数,以获得所需的实验结果。同时,需要通过流体控制装置,实时监测和调整实验条件,确保实验的准确性和可重复性。

微流控芯片技术及质谱技术用于细菌耐药性检测及耐药机制研究

微流控芯片技术及质谱技术用于细菌耐药性检测及耐药机制研究

Journal of China Pharmaceutical University 2023,54(6):695 - 705

学 报

微流控芯片技术及质谱技术用于细菌耐药性检测及

耐药机制研究

张冬雪,乔亮*

(复旦大学化学系,复旦大学生物医学研究院,上海 200433)

摘 要 细菌耐药性严重影响全球公共卫生安全。抗生素错用和滥用不仅没有达到治疗细菌感染性疾病的效果,反而会

刺激细菌发生DNA损伤修复反应(SOS反应),加剧细菌耐药性的进化和耐药菌的传播。本文聚焦于耐药菌,简明介绍细菌

耐药性与SOS反应,系统概述了质谱技术、微流控技术及其联用技术在细菌检测及细菌耐药机制研究中的应用。本文为细

菌耐药性相关的药物靶点挖掘及新药开发提供理论参考,以期发展细菌耐药性快速检测新方法和抑菌新方法,推动临床细

菌感染性疾病的诊断与治疗。

关键词细菌耐药;耐药机制;微流控技术;质谱检测;组学分析

中图分类号O65;R318 文献标志码 A 文章编号1000 -5048(2023)06 -0695 -11

doi:10.11665/j.issn.1000 -5048.2023060203

引用本文张冬雪,乔亮.微流控芯片技术及质谱技术用于细菌耐药性检测及耐药机制研究[J].中国药科大学学报,2023,54(6):695

–705.

Cite this article as:ZHANG Dongxue,QIAO Liang. Microfluidic chip and mass spectrometry-based detection of bacterial antimicrobial resis⁃tance and study of antimicrobial resistance mechanism[J].J China Pharm Univ,2023,54(6):695–705.

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01 02
03
研究的内容、意义及其方法
分选理 论的研 究
细胞分 选芯片 的设计
细胞分 选芯片 的制作
细胞分 选芯片 的分析
设计与制备
01
基于电场原理的分选芯片
基于流体力学的分选芯片
02
设计与制备
02
制备方法
基于电场原理的分选芯片
微流控芯片的制 备
电路板的制备
微流控芯片与电 路板的键合
01
02
微流控芯片分选原理
02
机械分选法

机械的细胞分选方法是利用微机械加工技 术,该芯片蚀刻各种结构,如微屏、微井的微 槽、梳子、堰形状、沙袋等的基础上,在不同 的物理分离的细胞大小的方法。它具有的工作
原理很简单,无需特殊缓冲器,等等。缺点是
生产微结构是更复杂的,并且要求在靶细胞和 杂质细胞必须具有明显的尺寸差别。
且使得标目尺寸细胞最终能够从两端的出样口流出。

结论
创新总 结1 创新 总结2
请各位老师批评斧正!
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基于流体力学和电场原理的细胞分选芯片 的设计研究
指导教师:徐文峰 答辩人:黄卓
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微流控芯片分选原理 研究的内容、意义及其方法
CONTENTS
目录
3 4 5
基于电泳原理分选芯片的设计
基于流体力学分选芯片的设计 结论
微流控芯片分选原理
01 01
荧光分选法
02 03

渗 分

电 泳

电 分




03
设计与制备
03
分析讨论
基于电场原理的分选芯片

本研究拟设计的微流控电泳芯片采用了填充柱式电 渗泵、“双T”型设计和电路板增大了电渗流特性,可以较 大地提高电渗流效率并且便于携带和使用,因此对比常 规的简单芯片,该芯片电泳的分离分析效率获得显著的 提高。

设计与制备
03
分析讨论
基于流体力学的分选芯片

为了提高细胞分选的通量,该芯片共有八条相互连通的分 选通道,芯片中央为进样通道,与进样通道相连接的为进样池, 进样池与八条分离通道相连接在一起,而在进样池与分离通道 之间存在一层台阶,使得目标尺寸的细胞能够通过该台阶,而 大尺寸的细胞则只能停留在进样池中。外围一圈通道与分离通 道的出口相互连接,以增强细胞混合液在通道内的流动性,并

微流控芯片分选原理
04
磁力分选法

磁性细胞分选珠粒通常棉,原理和结合于特异性抗 体包被的磁珠的特定的细胞表面抗原,和外部磁场中, 所述细胞包含特定抗原被吸附并保持在磁场而不样细胞 表面抗原的无法与抗体结合,没有磁性,因此,不同的 细胞已被分离它不能留在磁场。

微流控芯片分选原理
05
其它分选方法

微流控芯片分选原理
03
光学分选法

光学细胞分选的基本原理是,当光束照射到细胞中, 在细胞上的力,将细胞在光束的焦点附近捕获的,或该力 的作用下,将细胞被运送到目标位置的检测和分析。光学 分选的优点是无接触,对细胞无损伤,污染少,操作微细 尺寸范围内方便,定位准确达到微米级;缺点是该设备是昂 贵的,仅适用于短距离细胞操作。
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