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大肠杆菌在微流体限制和化学梯度下的异常扩散
我们报告了一种双层微流体装置，以研究限制和化学梯度对野生型大肠杆菌运动性的综合影响。我们在 50 µm 和 10 µm 宽的通道中跟踪单个大肠杆菌，通道高度为 2.5 µm，以产生准二维条件。我们发现与预期相反，即使在没有化学（葡萄糖）梯度的情况下，细菌轨迹也是超扩散的。在引入化学梯度或加强横向限制时，超扩散行为会变得更加明显。在没有化学梯度的情况下，弱限制的游程分布遵循指数分布。限制和化学吸引都会导致这种行为的偏差，在这些条件下，游程分布接近幂律形式。限制和化学吸引都抑制大角度翻滚。我们的结果表明，野生型大肠杆菌在物理限制和化学梯度下以类似的方式调节其运行和翻滚。
单面连续光电润湿数字微流控芯片上的液滴二维操控
数字微流控芯片是一种液体处理器，利用电润湿效应移动、合并和分裂液滴，从而进行生化分析。然而，一旦包含几十个以上的电极，硬接线电润湿芯片就会变得繁琐。单面连续光电润湿，其中无特征半导体膜的电润湿效应由光图案控制，是解决这一硬接线瓶颈的有希望的解决方案，但到目前为止，二维液滴操控仍然很困难。在这里，我们演示了通过使用 Z 形光图案沿任意方向操纵液滴，这些光图案将电场旋转任意角度。我们提供了一个驱动液滴朝不同方向移动的理论模型。它通过 Comsol 模拟和实验进行了验证。凹槽宽度的优化使 y 方向的驱动电压大大增加。该芯片可以以 4.86 mm/s 的最大速度沿 y 方向移动染色水滴。这种多维液滴驱动为单侧连续光电润湿开辟了新的可能性，例如合并不在一条线上的液滴、高效液滴混合以及绕过液滴以避免聚结。
杂交微流体离子探针的设计和操作调节药物
承担这些分歧的全球负担。[1,2]新的且高度特定的药物输送工具将有助于更好地理解复杂的神经生物学环境，并为高度局部和精确的药物输送技术铺平道路。为了最佳工作，此类设备需要达到良好的化学和生物靶特异性，同时限制了生物相容性问题或相当的副作用。如果将这些设备作为最小化的独立探针实施，则可以轻松地操纵它们以靶向特定细胞，或与不同的实验设置和感应技术结合使用，以促进广泛的诊断和治疗能力，尤其是在深层组织/有机位置。[3]在这里，我们比较了两种高精度药物输送技术，基于压力的微流体和电离基质的能力和局限性。在微流体中，药物运输受到小型流体通道中的液压的高度控制。[4,5]通过连接几个流体源和微生物流体通道，可以轻松地进行混合，开关，筛查和递送各种药物。微流体的领域包括从实验室芯片设备到游离的微流体神经探针的多种实验设置。[4,6]其他感兴趣的技术是电离，其中应用电位的调节可以使精确的剂量控制和化学特异性，只要有效的药物或神经递质是积极或负电荷的。[7]最基本的离子基因组件是有机电子离子泵（OEIP）。[8]OEIP基于一个定义明确的和封装的离子交换膜（IEM），将源电解质储存液与目标电解质分开（通常称为“离子通道”）。从广义上讲，IEM的选择性取决于固定电荷的固有极性，其电荷程度以及其孔径和密度。通过IEM离子通道从源储存库中运输，并通过离子的迁移和被动扩散来积极实现目标电解质。通过改变IEM上的施加电位，可以通过电子控制迁移离子输送率，并且可以估算出施加的电子电流的直接对应关系，并且可以估算传递的药物数量。平面OEIP设备已成功地用于各种神经系统应用，例如，通过输送γ-氨基丁酸来抑制癫痫表现活性。
用于微流控芯片检测的微笼和笼状肿瘤球体的制作
我们开发了一种简单的方法来制造微笼和笼状肿瘤球体，用于基于微流控芯片的检测。微笼装置由一系列蜂窝状隔间组成，底部有一层交联和琼脂糖涂层的明胶纳米纤维，顶部有一个 200 μm 孔径的网格。U87-MG 单细胞分散在网格中，孵育后肿瘤球体被限制在每个笼子隔间中。正如预期的那样，肿瘤球体以相同的大小一个接一个地分布在每个隔间中，并且在隔间内生长。球体的最终尺寸受到扩散和限制的限制。如果笼子的高度较小，则肿瘤下方的纳米纤维层可能会因生长中的肿瘤的机械应力而发生偏转。如果笼子的高度很大，肿瘤会自由生长而不受压力，但其大小会受到扩散的限制。在这两种情况下，肿瘤往往保持球形。为了说明该方法的稳健性，将肿瘤笼状装置可逆地集成到用于药物测试的微流体芯片中。我们的结果表明，在切向流条件下，考布他汀 A-4 对肿瘤分解有明显的影响。
基于天然聚合物的支架的微流体制造用于组织工程应用：评论
摘要：天然聚合物由于其内在的生物相容性和仿生性，已在很大程度上被研究为组织工程应用的脚手架材料。传统的脚手架制造方法提出了几个局限性，例如使用有机溶剂，获得非均匀结构，孔径的变化以及缺乏孔隙互连性。这些缺点可以根据使用微流体平台的创新和高级生产技术来克服这些缺点。液滴微流体和微流体旋转技术最近在组织工程领域中发现了可用于生产微粒和微纤维的应用，这些微粒和微纤维可以用作支架或三维结构的基础。与标准制造技术相比，基于微流体的技术具有多种优势，例如获得具有均匀尺寸的颗粒和纤维的可能性。因此，可以获得具有极为精确的几何形状，孔分布，孔相互连接性和均匀孔径的支架。微流体也可以代表一种更便宜的制造技术。在这篇综述中，将说明基于天然聚合物的微粒，微纤维和三维支架的微流体制造。还将提供其在不同组织工程领域的应用概述。
在微流体设备中的不同大小的配对细胞，用于免疫突触监测
细胞命运多样性，因此是免疫功能的调节。3,6癌症，先天和适应性免疫反应在与恶性细胞作斗争中强烈合作。在自适应免疫系统中，表达细胞表面CD8的细胞毒性T细胞（分化8）是抗癌免疫反应中最有效的效应子，并形成了当前成功的癌症免疫疗法的主链。7尽管如此，T淋巴细胞的功能失调的免疫反应可能导致癌症的进展。8研究双向细胞 - T淋巴细胞与癌细胞之间的细胞相互作用将揭示癌细胞（I）抗药性的基本机制以及（ii）T淋巴细胞活性对恶性细胞的功能障碍。癌细胞和免疫效应子的异质性及其相互作用是恶性疾病的标志。 在血液系统恶性肿瘤中，与急性髓细胞性白血病（AML）一样，免疫生物学甚至更复杂，因为白血病细胞具有正常造血祖细胞的某些免疫学特征，并且在骨骨髓元素或循环血液等各种环境中可能发生相互作用。 9因此，AML是突出研究重要性的理想模型。 事件的精细而动态的监视（例如 ，钙动员）在IS形成过程中突出了统治细胞命运的关键机制。 是形成将导致事件从T淋巴细胞和白血病细胞之间的初始接触开始，并在数小时内延伸。 这些事件包括癌细胞和免疫效应子的异质性及其相互作用是恶性疾病的标志。在血液系统恶性肿瘤中，与急性髓细胞性白血病（AML）一样，免疫生物学甚至更复杂，因为白血病细胞具有正常造血祖细胞的某些免疫学特征，并且在骨骨髓元素或循环血液等各种环境中可能发生相互作用。9因此，AML是突出研究重要性的理想模型。事件的精细而动态的监视（例如，钙动员）在IS形成过程中突出了统治细胞命运的关键机制。是形成将导致事件从T淋巴细胞和白血病细胞之间的初始接触开始，并在数小时内延伸。这些事件包括
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。
制造方法和机械自适应微流体内部设备的慢性体内验证
摘要：心脏内神经探针既是大脑功能基本神经科学研究的强大工具，也是旨在恢复瘫痪患者功能的大脑计算机界面（BCIS）的关键组成部分。心脏内神经探针既可用于在单个单位分辨率下检测神经活动，又可以刺激具有高分辨率的少量神经元种群。不幸的是，由于神经素的流动反应在植入和持续存在于皮质中的神经蛋白敏捷反应，因此在慢性时点上倾向于在慢性时点上失败。正在开发许多有前途的方法来规避炎症反应，包括开发较少的弹药材料/装置设计以及抗氧化剂或抗渗透性疗法的递送。在这里，我们报告了我们最近的努力，以整合动态软化的聚合物底物的神经保护作用，旨在通过在探针中掺入微型流通通道，以最大程度地减少皮质内神经探针/组织界面处的组织菌株和局部药物递送。相对于所得的设备机械性能，稳定性和微流体功能，制造过程和设备设计均已优化。优化的设备能够成功地在六周的体内大鼠研究中提供抗氧化溶液。组织学数据表明，多进输出设计最有效地减少了炎症的标记。通过药物输送和软材料作为平台技术的组合方法来减少炎症的能力，可以将来的研究探索添加性疗法，以进一步增强心脏内神经探针的性能和临床应用的寿命。
通过使用主动和被动微流体芯片设计的分子分离：全面的评论
分离和鉴定分子和生物分子，例如核酸，蛋白质和复合流体的多糖，这对于各种应用中的未满足需求而言很重要。通常，已经开发出许多不同的分离技术，包括色谱，电泳和磁载体，以精确地识别靶分子。但是，这些技术既昂贵又耗时。“实验室芯片”系统，每个设备成本较低，快速分析能力和最少的样品消耗似乎是分离颗粒，细胞，血样和分子的理想候选者。从这个角度来看，在过去的二十年中，已经开发了不同的基于微流体的技术，以分离具有不同起源的样本。在这篇综述中，通过被动，主动和混合方法的“实验室”方法进行了全面讨论，用于在过去十年中开发的生物分子分离。由于领域中种类繁多，因此无法覆盖该主题的每个方面。因此，本综述论文涵盖了通常用于生物分子分离的被动和主动方法。然后，突出了对复杂方法的合并研究。近年来，人们的聚光灯还将散发出分离成功的优雅，其余文章探讨了这些成功率如何允许新技术的发展。