摘要简介:由于生物医学的最新进展以及对疾病分子机制的越来越多的理解,医疗保健方法倾向于预防和个性化医学。因此,近几十年来,跨学科技术(例如微流体系统)的利用具有显着增加,以提供更准确的高通量诊断/治疗方法。方法:在本文中,我们将回顾微流体技术创新的摘要,以改善个性化的生物分子诊断,药物筛查和治疗策略。结果:微流体系统通过为流体流动,细胞的三维生长以及分子实验的小型化是在健康和治疗领域的有用工具。这些条件使潜力能够进行类似的研究;疾病建模,药物筛查和提高诊断方法的准确性。结论:由于其能够以较小的样本量,降低成本,高分辨率和自动化进行诊断测试,因此微流体设备已成为有前途的护理(POC)和个性化药物工具。
基于软光刻技术的大规模集成电路的发展引发了微流体领域的一场新革命。然而,这项技术本质上依赖于微机械阀门的气动控制,这些阀门需要气压才能运行,而数字微流体则使用电极上的纯电信号来操纵液滴。在本文中,我们讨论了数字微流体在解决任意流体操纵中的数字暴政问题方面的前景和当前挑战。我们提炼了控制电润湿的基本物理原理及其对控制电子器件规格的影响。我们概述了数字微流体中现有的控制电子器件,并详细介绍了实现低功耗可编程数字微流体系统所需的改进。这种仪器将引起专业和非专业(业余爱好者)群体的广泛兴趣。
量子材料具有优异的光学特性。它们可用于显示器、传感器、辐射探测器以及生物成像和离子检测。量子材料的光学特性会根据其尺寸而改变。因此,单分散量子材料的合成是一个主要目标。多年前,微流体反应器已被证明是一种有效的工具,可用于生产纳米级功能材料,并合成具有可控形态和定制特性的纳米材料。因此,本综述重点介绍量子材料微流体制造的最新进展和前景。本文通过实例展示了如何制造量子材料,包括半导体纳米晶体、碳量子点、金属纳米粒子(尤其是金属簇)、稀土掺杂纳米磷光体和荧光氧化物,以及如何控制它们的质量和性能。本综述旨在为对量子材料合成和大规模生产领域感兴趣的科学和行业研究小组提供指导。
聚合酶链式反应 (PCR) 和环介导等温扩增 (LAMP) 等核酸扩增方法是强大的分子生物学工具,广泛应用于基础生物学研究、临床诊断、检验检疫等各个领域。为了实时或通过扩增后分析(如熔解曲线分析)检测闭管系统中的 DNA 扩增产物,需要将荧光报告子添加到反应混合物中。1 这些报告子主要分为两类:一类是通常用荧光团标记的特异性 DNA 探针,2 另一类是双链 DNA 结合染料,例如 EtBr、3 SYBR Green I (SGI)、4 EvaGreen、5 和 Sytox Green。6 基于探针的报告系统具有特异性,适用于利用不同荧光团进行多重检测。然而,合成这些双链 DNA 报告子的成本很高,并且需要大量合成。
摘要:自20世纪80年代以来,利用微流体技术生产简单(微球)和核壳(微胶囊)聚合物微粒(通常称为微胶囊化)一直是多项研究的重点。由于其特性可控、可调,且产率可达100%,因此该工艺快速、经济、高效。然而,其绿色环保性、可持续性和可扩展性仍不明确,需要加强该领域的认知和教育。微流体技术生产工艺的可持续性可以基于三大支柱实现/讨论:(i) 废物产生,(ii) 所用溶剂,以及 (iii) 原材料。另一方面,尽管已有多篇论文报道了这些工艺的放大,即并行设置数百或数千个微流控芯片,但据我们所知,尚未探讨这种放大工艺的可持续性。本意见书强调了微流体封装工艺的优势、根据上述支柱 (i-iii) 的绿色性以及在保持其可持续性的同时扩大其规模所需的考虑因素。
自 1960 年代以来,人们使用了各种趋化性测定方法,但这些测定方法都存在很大的局限性。Transwell 测定方法技术简单且应用广泛;将装有细胞的多孔插入物放置在装有引诱剂的孔内,(一旦通过扩散建立起浓度梯度)细胞就会通过微米大小的孔迁移到孔中,通过取出插入物并计数孔中的细胞来量化趋化性。[5] xCEL-Ligence 测定方法提供了一项重大技术进步;当细胞穿过改良的 Boyden 室中的孔时,可以实时测量阻抗变化。[6] 为了解决 Transwell 测定方法的一些局限性,人们引入了替代方法,包括跟踪和监测单个细胞(如 Dunn 室)[7] 以及检测细胞可逆性或细胞趋向性(如琼脂糖下迁移测定方法)。 [8] 最近,人们开发出了微流控系统 [9],该系统能够控制稳定的梯度,[10] 区分不同类型的运动(例如,趋化性、化学运动——无方向性细胞迁移和逃逸性 [11] ),实时追踪单个细胞,[12] 并提高吞吐量 [13]——有时不需要太多依赖专门的设备即可实现。 [14] 虽然微流控方法前景广阔,但它们在生物医学研究中的应用受到了阻碍,因为操作设备所需的技术复杂性、制造和原型制作时间长、经常使用的塑料的生物相容性问题(即聚二甲基硅氧烷、
用聚焦的连续波激光照射水溶液会在液体中产生强烈的局部加热,从而导致气泡成核,也称为热空化。在气泡生长过程中,周围的液体通过喷嘴从限制微流体通道中排出,形成射流。使用超快速成像技术对产生的液体射流的特性进行成像。在这里,我们提供了射流形状和速度的现象学描述,并将它们与边界积分数值模型进行了比较。我们定义了参数范围、变化的射流速度、锥度几何形状和液体体积,以实现最佳打印、注射和喷雾应用。这些结果对于基于微流体热空化设计节能无针喷射器非常重要。
作者的完整列表:沉,Yingnan;普渡大学(Purdue University),机械工程Gwak,Hogeeong;普渡大学(Purdue University),机械工程汉(Bumsoo);普渡大学,机械工程
摘要 我们提出了一种基于液滴的微流体系统,该系统可在芯片上实现基于 CRISPR 的基因编辑和高通量筛选。微流体装置包含一个 10 × 10 元件阵列,每个元件包含用于两个电场驱动操作的电极组:用于合并液滴以混合试剂的电润湿和用于转化的电穿孔。该装置可以并行执行多达 100 个基因改造反应,为生成遗传途径组合优化和可预测生物工程所需的大量工程菌株提供了一个可扩展的平台。我们通过基于 CRISPR 的两个测试案例的工程改造展示了该系统的能力:(1)破坏大肠杆菌中酶半乳糖激酶(galK)的功能;(2)靶向改造谷氨酰胺合成酶基因(glnA)和蓝色色素合成酶基因(bpsA),以提高大肠杆菌中的靛蓝素产量。
他的研究兴趣包括开发新的合成生物学工具,以及工程新颖的定制遗传回路,用于感应和信息处理多个细胞和环境信号,并在不同领域的应用,例如,生物传感,生物制造和生物治疗措施。
