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微流体制成的量子材料 - WRAP：华威大学
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。
使用液滴微流体技术进行可扩展且自动化的基于 CRISPR 的菌株工程
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。
利用微流体电穿孔器对血液中的耐药癌细胞进行敏感
直接评估患者样本在癌症治疗中具有前所未有的潜力。液体活检中的循环肿瘤细胞 (CTC) 是临床中快速发展的原发细胞来源，是实时揭示肿瘤信息的功能分析的理想候选者。然而，缺乏允许直接从液体活检样本中直接主动询问 CTC 的常规方法，这是液体活检在临床环境中转化应用的瓶颈。为了解决这个问题，我们提出了一种使用微流体涡旋辅助电穿孔系统的工作流程，该系统设计用于对从血液中纯化的 CTC 进行功能评估。通过对野生型 (HCC827 wt) 和吉非替尼耐药 (HCC827 GR6) 非小细胞肺癌 (NSCLC) 细胞进行药物反应分析来评估对该方法的验证。被困在微尺度涡旋中的 HCC827 细胞被电穿孔以依次将药物输送到细胞溶胶中。使用自动单细胞图像荧光强度算法，对两种细胞系的电穿孔条件进行了表征，以促进多种药物的递送。能够以高纯度收集掺入血液以模拟耐药 CTC 的 HCC827 GR6 细胞，表明该装置能够最大限度地减少下游敏感细胞检测的背景细胞影响。使用我们提出的工作流程，恢复吉非替尼敏感性的药物组合反映了预期的细胞毒性反应。总之，这些结果代表了一种微流体多药筛选面板工作流程，可以实现对患者 CTC 的原位功能询问，从而加速液体活检的临床标准化。
用于制造多结构水凝胶微球
抽象的水凝胶微球是一种新型的功能材料，引起了各种田间的关注。微流体是一种控制和操纵微米尺度的流体的技术，由于其能够产生具有控制的几何形状的均匀微球，因此已经成为一种有前途的水凝胶微球来制造水凝胶微球的方法。通过微流体设备的开发，可以构建具有多个结构的更复杂的水凝胶微球。本综述概述了设计和工程水凝胶微球的微孔进步。首先要引入水凝胶微球和微流体技术的特征，然后讨论用于制造微流体设备的材料选择。然后描述了用于单组分和复合水凝胶微球的微流体设备的进展，还提供了优化微流体设备的方法。最后，这篇综述讨论了将来微流体物质在水力微球中的关键研究方向和应用。
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。
层压毛细管驱动的微流体设备中的流量控制
毛细管驱动的微流体设备对现场分析具有重大兴趣，因为它们不需要外部泵，并且可以用廉价的材料制成。在毛细管驱动的设备中，由纸张和聚酯膜制成的设备最常见，并且已用于广泛的应用中。但是，由于毛细力是唯一的驱动力，因此很难控制流动，并且必须使用更改几何形状等被动流控制方法来完成各种分析应用。本研究提出了几种可在层压毛细管驱动的微流体设备中使用的新流量控制方法，以提高可用功能。首先，我们引入了可以停止并开始流动的推动阀系统。这些阀可以停止流动> 30分钟，并通过按下通道或将其他流体流动到阀区域进行打开。接下来，我们提出了Y形通道的流控制方法，以实现更多功能。在一个示例中，我们证明了准确控制浓度以创建层流，梯度和完全混合流的能力。在第二个示例中，通过调整入口通道的长度来控制主通道中的流速度。另外，随着入口长度的增加，流速度是恒定的。最后，检查了Y形装置中的流速与通道高度和流体特性（例如粘度和表面张力）的函数。与以前关于毛细管驱动通道的研究一样，流速受每个参数的影响。此处介绍的流体控制工具将为各个领域的低成本需求测定方法提供新的设计和功能。
用于表皮电子和微流体系统的汗液激活生物相容性电池
通常，皮肤界面微系统可提供生理特性的精确、连续测量，在医疗保健、军事准备和体育运动中具有潜在应用 1 – 3 。它们优于传统可穿戴系统的地方在于能够与皮肤建立舒适而亲密的界面。除了依赖无源比色传感器的设备 4 – 6 之外，所有皮肤安装平台都需要电源 7 – 10 。纽扣电池和薄膜电池仍然是最广泛使用的选择，但它们的重量、厚度和尺寸会妨碍皮肤界面的设计 11 – 13 。利用身体运动 14、15、汗水 16 – 18 或环境光 19 – 22 发电的柔性/可拉伸能量收集系统可以克服其中的一些问题。然而，能量收集方法通常产生的能量输出较低且不一致，依赖升压转换器并需要额外的组件来存储能量。使用远场或近场耦合从附近天线无线收集射频电能提供了另一种可能有用的方法 23 – 27 ，但需要靠近传输天线是一个限制。由于缺乏为皮肤界面设备供电的通用解决方案，推动了以纺织品和柔性或可拉伸片材 28 形式出现的先进电池技术的研究，主要关注锂离子 29、30 或碱性 31 – 34 化学物质。超级电容器中的类似平台依赖于由聚合物膜隔开的对称或非对称电极，通常装有碱性电解质 35、36 。这些技术克服了与能量收集方法相关的一些缺点，并在为发光二极管和简单
在数字微流体平台上用于定向液滴运动的不对称电极
开发具有大量集成功能的大规模电解式 - 电气（EWOD）平台需要大量电极。传统上通过针计算最小化策略和路线路线方案来解决这一挑战，但我们提出了心形电极，当液滴运动是单向运动时，允许使用更少的引脚。此电极几何形状可确保液滴与前电极的重叠相比，而不是后部电极，从而产生了净毛细管将液滴向前拉的净毛细管。底部直径在0.8到1倍的底部液滴可以在长距离内可靠地驱动电极宽度，仅使用两个交替应用的驱动信号。最大信号开关频率使液滴的可靠运动与施加电压的平方和间隙高度成正比，但与电极直径成反比。互连电路的每个段仅跨越两个电极长度，这简化了电路路由并避免了大规模电极阵列中可能的迹线重叠。通过最小化销钉数，这种不对称设计为多功能大规模的EWOD平台中的电极布置提供了有希望的策略。
微流体神经元培养物中阿尔茨海默氏病大脑组装的人tau的定量传播
tau聚集和高磷酸化是阿尔茨海默氏病（AD）的关键神经学标志，并且在临床表现过程中观察到的tau的临时散布表明，tau病理可能会沿着轴突网络扩散，并在突触连接的神经元之间传播。在这里，我们开发了一种细胞模型，该模型允许使用微流体装置研究人类AD衍生的TAU传播从神经元到神经元的传播。我们通过使用高含有成像技术和内部开发的交互式计算机程序来显示，该程序源自广告的tau种子啮齿动物tau，以微流体库模型以可量化的方式传播跨神经。此外，我们能够将此型号转换为中型通量格式，使用户可以在标准96-井板的足迹中同时处理16个两室设备。此外，我们表明，聚集的小分子抑制剂可以阻止tau凝集的反式神经元转移，这表明该系统可用于评估TAU转移的机制并找到治疗性干预措施。