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。
抽象的微流体通常使用调节微通道中流量的注射泵或控制进气压以驱动流量的压力泵。在压力驱动的流动的背景下,含有液体样品的储层持有人通常用于通过软管子将压力泵与微型芯片连接到压力泵。连接泵的管道和支架连接加压空气的同时连接持有人并运输液体样品的管道。通常认为来自泵的压力输出稳定,并且与芯片中液体应用的压力相同;但是,实际上,此假设通常是不正确的,可能会对芯片性能产生负面影响。将这种假设应用于涉及流体动态控制的微流体芯片时,由于压力不断变化(在> 10 Hz),因此对流体的动态控制进行了挑战。本研究提出了一种使用两个压力传感器研究,量化和建模泵稳定性以及空气管的动力学的方法。泵的压力输出与储层支架压力之间的关系被推广为一阶线性系统。这种关系允许控制压力泵以将所需的压力输出到储层支架,从而将所需的压力输出到微流体芯片。这些结果应显着改善使用活跃的流体控制的微流体芯片的表现,并且也可能有益于被动的无源流体控制应用。
设计、生产并测试了一种 LTCC 微流体装置,该装置带有流体混合曲流、Y 型试剂接头、光学检测通道、光纤、流体输入/输出、加热器、温度传感器和专用温度控制器。连接光纤的配置允许测量光透射率和荧光强度。该装置用于液体的化学分析。微流体系统通过长光纤连接到典型的分析紫外-可见光和荧光光谱微分析系统。Golonka 等人在论文中介绍了系统中测得的光透射率和荧光。18 本文介绍了一种类似的系统,其中包含短石英光纤以及与 LTCC 模块集成的光源和检测器。介绍了微流体系统技术、石英光纤集成方法和温度控制器。为了验证透光率的测量效率,使用蠕动泵将 Ponceau IV R 溶液泵入 LTCC 微系统。使用光纤在 l 5 502 nm 处进行光学检测。采用高效 LED 作为光源,通过一根光纤将光传输到检测通道。另一根光纤连接到集成光检测器。
在过去的 15 年里,被称为立方体卫星 (CubeSat) 的小型卫星已被用来研究太空环境对生物体的影响。迄今为止,所有生物立方体卫星任务均在低地球轨道 (LEO) 上进行研究,每个任务都比上一个任务改进了其生物支持子系统。NASA 即将发射的生物立方体卫星任务 BioSentinel 将作为 Artemis 1 的次要有效载荷发射,最终到达低地球轨道以外的太阳中心轨道,并受到地球磁层的保护。BioSentinel 的主要目标是 1) 研究深空辐射环境的生物影响和 2) 发展我们的技术能力以支持深空生物研究。BioSentinel 中的仪器和子系统继承了之前的立方体卫星任务(例如流体学、光学、热控制),但在许多层面上得到了扩展。 BioSentinel 改进了材料和设计(例如,降低卡片的蒸汽渗透性以保持低湿度;增加了带有内部止回阀、干燥剂室和气泡捕集器的流体歧管,用于每个单独的流体卡),并增加了新的发现工具(例如,机载 LET 光谱仪)。本期观点的主要目的是强调过去和正在进行的 NASA 生物立方体卫星任务中使用的流体系统的演变,并强调这些系统可以优化以用于未来 LEO 以外的实验的方面。
摘要:在散装的声学设备中,传统上,用于流体和微粒处理的声音共振模式在散装压电(PZE)换能器传统上受到激发。在这项工作中,通过三个维度的数值模拟进行了证明,这些模拟集成了PZE薄纤维胶片传感器,构成少于散装设备的0.1%的换能器,同样良好。使用经过良好测试且经过实验验证的数值模型进行模拟。嵌入在MM大小的散装玻璃芯片中的水上填充的直流通道,其用Al 0.6 SC 0.4 N制成的1- l m thick薄纤维传感器作为概念验证示例。计算了声能,辐射力和微粒聚焦时间,并证明与传统的散装硅玻璃设备相媲美,由大量的铅链氨基二硝酸盐传感器所代理的硅玻璃设备。薄纤维换能器在散装声音中产生所需的声学效果,依赖于三个物理方面:薄纤维换能器的平面内表达式在应用的原始电动电动机下,且元素的整个设备,并列出了通用的整个设备。构成设备的大部分部分。 因此,薄片设备对薄膜传感器的Q因子和共振特性非常不敏感。 v C 2021作者。 所有文章内容(除非另有说明,否则都将根据创意共享归因(cc by)许可(http://creativecommons.org/licenses/4.0/)获得许可。 https://doi.org/10.1121/10.0005624薄纤维换能器在散装声音中产生所需的声学效果,依赖于三个物理方面:薄纤维换能器的平面内表达式在应用的原始电动电动机下,且元素的整个设备,并列出了通用的整个设备。构成设备的大部分部分。因此,薄片设备对薄膜传感器的Q因子和共振特性非常不敏感。v C 2021作者。所有文章内容(除非另有说明,否则都将根据创意共享归因(cc by)许可(http://creativecommons.org/licenses/4.0/)获得许可。https://doi.org/10.1121/10.0005624https://doi.org/10.1121/10.0005624
由于工业和学术环境中有机芯片(OOC)领域的增长,在过去几年中已取得了令人印象深刻的进步,以在过去几年中复制人类生理。OOC是一种微生物生理系统(MPS),它模仿了微功能装置上天然人体器官生物学的功能和动态方面。类器官和器官模型的复杂性从简单的单细胞到复杂的多细胞类型构建体,正在将其纳入OOC微流体设备中,以更好地模仿人类的生理。OOC技术现已发展到该阶段,即食品药品监督管理局(FDA)已获得官方认可的阶段,以替代药物开发中标准程序的替代方法,例如动物研究和传统的体外测定法。但是,仍然落后的区域是纳入免疫系统,这是研究人类健康和疾病所需的关键因素。在这篇综述中,我们总结了将人类免疫学整合到各种OOC系统中所取得的进展,这些进展尤其专注于与器官屏障和淋巴机构有关的模型。这些模型利用可商购或定制的微流体设备。本综述探讨了先天和适应性免疫细胞的使用与对OOC中器官特异性疾病进行建模的作用之间的差异。也突出显示了免疫能力的多欧元模型,并讨论了它们概括全身生理学的程度。一起,这篇综述的目的是描述改善领域所需的免疫OC,局限性和未来观点的现状。
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。
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。
石墨烯场效应晶体管(GFET)由于其在生物分子信号扩增中的出色特性而被广泛用于生物传感,在临床诊断中具有高度敏感性和高温和护理测试的潜力。然而,复杂的制造步骤中的困难是GFET的进一步研究和应用的主要局限性。在这项研究中,引入了一种模块化制造技术,以在3个独立的步骤内构建微流体GFET生物传感器。纳入了低熔化的金属电极和复杂的流道,以维持石墨烯的结构完整性并促进后续的感应操作。实用的GFET生物传感器具有出色的长期稳定性,并且在各种离子环境中有效地表现。它还表现出高灵敏度和选择性,可在10 FM浓度下检测单链核酸。此外,当与CRISPR/CAS12A系统结合使用时,它促进了以1 FM浓度的核酸无扩增和快速检测。因此,据信这种模块化的微流体GFET可能会揭示在各种应用中基于FET的生物传感器的进一步发展。
摘要:确定用于修饰和操纵选择性特定基因的新的甚至更精确的技术为在基础研究中表征基因功能和用于基因组调控的潜在疗法提供了强有力的工具。基于核酸酶的技术(例如 CRISPR/Cas 系统)的快速发展彻底改变了新的基因组工程和医学可能性。此外,有关 CRISPR/Cas 系统的适当递送程序至关重要,之前大量的综述都集中在 CRISPR/Cas9-12 和 13 递送方法上。尽管付出了所有努力,CAS 基因系统的体内递送仍然具有挑战性。由于包装尺寸受限和某些细胞类型的无能,在使用包括病毒元件和化学载体在内的传统递送工具时,CRISPR 组件的转染通常效率低下。因此,微流控系统等物理方法更适用于体外递送。本综述重点介绍了微流控系统在临床和治疗研究中递送 CRISPR/Cas 系统的最新进展。