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多响应的一步微流体制造...
引言：膀胱癌是最常见且危及生命的癌症之一。与传统的给药方式相比，膀胱内给药减少了所需的药物量，增加了到达病变部位的药物量，并最大限度地减少了治疗药物的全身暴露。为了克服尿液排尿、尿路上皮通透性低和间歇性导尿对膀胱内药物大量稀释和冲洗的限制，设计了磁性和光热响应的叶酸受体靶向热脂质体 (FA-TMLs)，用于将阿霉素 (DOX) 靶向递送到膀胱癌细胞。方法：通过微流控混合芯片，将磁性纳米粒子 (MNPs)、金纳米棒 (GNRs) 和 DOX 封装在叶酸修饰的热敏脂质体中，形成 FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX。采用DLS、TEM、DSC和磁滞回线等手段对FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX的构建进行表征。结果：FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX粒径约为230nm，具有超顺磁性，饱和磁化强度为20 emu/g，DOX载药量高达0.57 mg/mL。此外，FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX可通过光热效应通过温度变化来控制药物的释放。将980 nm激光束选择性照射在FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX上，引发FA-TMLs的结构变化，3小时后平均有95%的药物释放。细胞摄取实验结果表明，FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX能够特异性结合叶酸受体阳性细胞，并对膀胱肿瘤细胞表现出毒性。结论：本研究结果表明FA-TMLs@MNPs-GNRs-DOX具有良好的多功能响应，可以作为治疗膀胱肿瘤的理想多功能药物递送系统（DDS）。关键词：膀胱癌，药物递送，磁响应，热敏脂质体，叶酸靶向，光热效应
微流体和 BioMEMS 简介 2022.1.12
• 集成电路发明于 20 世纪 50 年代，如今已无处不在。微电子技术的主要优势： • 单位材料和制造成本低廉 • 可以集成组件 • 微米和纳米级出现新的可能性
追踪微流体液滴中细菌种群的随机生长
微流体液滴中的细菌生长与生物技术、微生物生态学以及了解小群体中的随机种群动态有关。然而，自动测量液滴内的绝对细菌数量已被证明具有挑战性，迫使人们使用替代测量方法来测量种群大小。在这里，我们介绍了一种微流体设备和成像协议，可以对数千个液滴进行高分辨率成像，这样单个细菌就可以停留在焦平面上，并且可以自动计数。使用这种方法，我们跟踪了液滴中数百个重复大肠杆菌种群的随机生长。我们发现，在早期，生长轨迹的统计数据符合 Bellman-Harris 模型的预测，其中没有分裂时间的继承。我们的方法应该可以进一步测试随机生长动力学模型，并有助于更广泛地应用基于液滴的细菌培养。
利用部分亲水-疏水表面在微流体装置中形成双乳液微滴
使液滴破碎。一般来说，液滴的产生方法主要有两种：膜乳液法16 – 18 和微流体法。膜乳液法是将分散流体直接注入连续流体中，这样可以有效地产生大量液滴。然而，由于剪切应力只能由分散流体来调节，因此膜乳液法很难控制液滴尺寸并获得高效的包封率。对于微流体，微加工可用于制造微流体装置，通过控制沿微通道的分散相和连续相的液流速率，可以高效地批量生产微液滴，并且液滴尺寸精度高，封装效率高。在微流体中，液滴的生成基于两个剪切应力源，使液滴在微通道连接处破碎：一个来自连续流体，另一个来自分散流体的表面润湿性和微通道表面条件之间的差异。因此，微流体对于双乳液液滴生成比膜乳液更有效。微流体中用于产生液滴的微通道可分为 3 种类型：T 型连接微通道、流动聚焦微通道和共流微通道。T 型连接微通道 19 – 21 是最简单的微通道，其中连续相沿主微通道流动，分散相沿微通道流动。
蒸发微流引导金纳米棒自组装的形态和取向控制
摘要：贵金属纳米粒子蒸发自组装成有序结构具有成本低、效率高、操作简便等优点，在光学和等离子体器件的制备中具有广阔的应用前景。然而，对马兰戈尼流的难以控制是实现明确组装的挑战之一。在此，基于蒸发强度对组装影响的理论分析，设计了两个简单但可靠的流场控制平台来控制蒸发微流并与耗尽力同时作用，以实现金纳米棒的受控自组装。通过设计的毛细管中的强单向微流实现了取向有序组装，通过在自制玻璃池中产生的弱对流获得了单层膜的器件规模组装。由于自发对称性破坏或存在缺陷（如表面台阶和螺旋位错），可以得到形态多样的超结构组装体，如球晶状、边界扭曲、手性螺旋组装体和具有 π 扭曲畴壁的融合膜。进一步揭示了这些组装体的光学各向异性和偏振相关行为，这意味着它们在等离子体耦合装置和光电元件中具有潜在的应用。了解熵驱动的组装行为和控制蒸发微流来引导金纳米棒的自组装，可以深入了解一般的自下而上的方法，这种方法有助于构建复杂而坚固的纳米超结构。关键词：结构调节、取向排序、大面积、自组装、蒸发微流
集成电阻抗生物传感器的微流体细胞培养装置中单个芽殖酵母解剖事件的实时监测
微流控装置与荧光显微镜相结合，提供了高分辨率和高内涵的平台，用于研究芽殖酵母酿酒酵母的单细胞形态、行为和复制衰老的动态过程。然而，大量记录的图像使得数据处理工作非常耗费人力和时间，而酵母复制寿命 (RLS) 是酵母衰老的主要标准。为了解决这一限制并进行无标记的 RLS 分析，引入了可通过微流控装置中的微电极轻松功能化的电阻抗谱 (EIS) 来监测芽殖酵母的细胞生长和分裂。在此，提出了一种集成 EIS 生物传感器的微流控装置，以单细胞分辨率进行酵母增殖的原位阻抗测量，从而识别子代从母代分离的瞬时事件。单个酵母细胞被可靠地固定在瓶颈状陷阱中以进行连续培养，在此过程中子细胞在水力剪切力的作用下有效地从母细胞中分离出来。每 2 分钟进行一次延时阻抗测量以监测细胞过程，包括出芽、分裂和解剖。通过使用 K 均值聚类算法首次分析自定义参数“解剖指标”，从 EIS 信号中准确提取了子细胞脱离母细胞的瞬时事件。从而验证了基于阻抗传感技术识别子细胞解剖事件。随着进一步的发展，这种集成电阻抗生物传感器的微流控装置在高通量、实时、无标记分析出芽酵母的衰老和 RLS 方面具有良好的应用前景。
利用 3D 打印技术制造微流体传感器：生产系统
1 巴塞罗那大学生物技术-生物医学系，巴塞罗那 08028，西班牙 2 德克萨斯州立大学英格拉姆工程学院，圣马科斯，TX 78666，美国 3 马尔马拉大学纯粹与应用科学研究所，伊斯坦布尔 34722，土耳其 4 马尔马拉大学技术学院机电一体化工程系，伊斯坦布尔 34722，土耳其 5 Arcelik AS，34950 伊斯坦布尔，土耳其 6 意大利理工学院，材料界面中心，Viale Rinaldo Piaggio 34，56025 Pontedera，比萨，意大利 7 生物机器人研究所，Scuola Superiore Sant'Anna，Viale Rinaldo Piaggio 34，56025 Pontedera，比萨，意大利 8 达姆汉大学化学学院，达姆汉 36716-41167，伊朗 9 墨西哥国立自治大学— 土耳其比尔肯特大学国家纳米技术研究中心和材料科学与纳米技术研究所
采用电润湿技术的微流体声学超材料
膜型超材料，[17] 最近的研究表明，将液体与固体结构结合起来可以极大地促进可重构性。最近展示了一种被动可重构亥姆霍兹共振器，其中填充了不同体积的水来调节其自由腔空间。 [18] 但是，为了主动调整液体嵌入超材料设计，我们需要主动微流体技术来在芯片上控制液体的流动性。文献中存在许多主动微流体控制机制 [19]，如光电润湿、电泳和表面声波。这些可用于以受控方式移动微尺度液滴，并已被用于各种应用，如芯片实验室、[20] 打印、[21] 光流体透镜 [22] 和声流体。 [23] 然而，声流体领域 [24] 迄今为止仅关注使用施加声场来操纵液滴 [25,26]，而不是反之亦然。此外，由于尺寸大、吞吐量低、体积大以及整合主动控制机制所需的材料成本高昂，制造超紧凑可调超材料设计面临着制造挑战。在这里，我们提出并开发了一种新型超紧凑元结构，我们称之为超材料，它具有利用微流体的主动驱动机制，这将具有重要实际意义并促进微流体声学超材料 (MAM) 的新方法。在本文中，我们设计、制造并展示了一种液滴集成超材料，其可调性源自一种基于数字微流体的主动液滴操纵技术，称为电介质电润湿 (EWOD)。 [27–29] 我们利用微机电 (MEMS) 技术实现了对深亚波长狭缝（尺寸为长度 = 0.5 λ (L)、宽度 = 0.06 λ 和高度 = 0.02 λ ）的动态控制，以操纵超声波（40 kHz）。例如，在文献中很少见到在频率 20.9 kHz（λ 表示声音的波长）时约为 λ /650 的超薄深亚波长超材料，其中通过在超表面上镂空图案化来剪纸任意图案。[30] 已报道的大部分作品（如范围在微米到毫米级的超声波超透镜 [31]）都是“被动的”，但这里我们提出了一种新型的主动可调谐深亚波长超薄超材料（厚度为 200 微米，高达 λ /44），据我们所知，与以前的研究相比创下了纪录。基于 MEMS 的 MAM 设计铺平了道路
第二届实用微流体短期培训班
本次研讨会由伊尔默瑙工业大学、耶拿莱布尼茨光子技术研究所以及海利根施塔特生物加工和分析测量技术研究所联合举办。更多信息请访问：www.tu-ilmenau.de/ttd/cbm 和 www.tu-ilmenau.de/ttd/spm
离心微流体“盘上实验室”系统的设计优化，面向流体大规模集成
摘要：提高功能复用程度，同时确保具有竞争力的成本下的操作可靠性和可制造性，是实现全面的样本到答案自动化的关键因素，例如，用于常见的、分散的“即时护理”或“即时使用”场景。本文展示了一种基于模型的“数字孪生”方法，该方法有效地支持了示例性离心气动 (CP) 可溶解膜 (DF) 虹吸阀的算法设计优化，以实现成熟的“盘上实验室” (LoaD) 系统的更大规模集成 (LSI)。显然，阀门及其上游实验室单元操作 (LUO) 的空间占用空间必须适合在测定方案中出现的给定径向位置，进入本地可访问的盘空间。同时，旋转驱动的 CP-DF 虹吸阀的保留率以及最具挑战性的带宽（与实验输入参数不可避免的公差有关）需要插入实际允许的频率包络的定义间隔内。为了实现特定的设计目标，定义了一组参数化指标，这些指标必须在其实际边界内满足，同时（在数值上）最小化频域中的带宽。虽然每个 LSI 场景都需要根据数字孪生单独解决，但提出了一套定性设计规则和指导性展示结构。