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用于微波微流体电路和天线的流体和聚合物的介电谱
引言：液体电介质和绝缘聚合物是柔性电子器件的组成部分[1]–[4]。此外，微流体与微电子技术的集成为高频电子系统开辟了新的研究和开发领域。例如，过去十年来，许多研究都展示了通过流体调节天线输出频率、辐射方向图和极化的方法[5]–[14]。人们还利用流体研究了微波元件的频率调谐，包括滤波器[15]，[16]、移相器[17]，[18]、功率分配器[19]，[20]和振荡器[21]。尽管前文提到流体电子学方面的研究成果日益增多，但关于用于实现这些系统的各种电介质流体和聚合物化合物的介电常数的公开数据却非常有限。在缺乏此类数据的情况下，研究人员通常依靠在某一频率下收集的介电常数数据来近似其设备在其他频率下的响应。直到最近，才开始出现关于感兴趣的介电流体宽带响应的介电光谱研究[22]。在本文中，我们报告了宽带复介电常数
通过机械荧光变色揭示微流控装置中微藻的摩擦应力
人们对聚二乙炔的机械荧光变色行为进行了深入研究：通过二乙炔前体的光聚合获得的蓝色非发光固相在机械刺激下转化为红色发光固相。受这些化合物作为微尺度力探针的巨大潜力的启发，机械荧光变色在微藻生物技术中得以实现。事实上，微流控芯片中的机械诱导可以削弱细胞包膜并促进微藻产生的高附加值化合物的提取。据报告，基于聚二乙炔的机械荧光变色传感器能够检测微通道中施加在微藻上的应力。设计了一种三乙氧基硅烷二乙炔前体，它在紫色低发射相中光聚合，并在机械应力下转化为红色高发射相。此后，制定了一项协议，以化学方式在微流体通道中接枝一层聚二乙炔层，并最终证明，在有限区域内压缩莱茵衣藻微藻时，摩擦应力会通过聚二乙炔的机械荧光变色响应显示出来，导致荧光显著增强，最高可达 83%。这种微尺度力探针原型为微流体环境中的微尺度应力检测奠定了基础，它不仅适用于微藻，还适用于任何机械响应的细胞样本。
带有微通道的膜反应器，用于二氧化碳降低外星空间
摘要：在太空探索过程中，长期连续氧供应至关重要。考虑成本和可行性，原位资源利用率（ISRU）可能是一个有前途的解决方案。CO 2向O 2的转换是ISRU的关键点。此外，在火星大气中，丰富的CO 2资源的利用是载人深空探索领域的重要话题。Sabatier反应，Bosch反应和固体氧化电解（SOE）是降低CO 2的众所周知的技术。但是，上述所有技术都需要大量的能耗。在本文中，我们基于微流体控制在室温下设计了一种电化学膜反应器，以减少外星空间中的CO 2。在该系统中，H 2 O在阳极上被氧化为O 2，而CO 2在阴极上降低至C 2 H 4。C 2 H 4的最高法拉第效率（Fe）为72.7％，单一通信碳效率朝向C 2 H 4（SPCE-C 2 H 4）为4.64％。此外，采用了微流体控制技术来克服微重力环境的影响。该研究可以为在空间探索过程中的长期连续氧供应提供解决方案。
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。
对带有集成微流体通道的聚合物袖口电极进行急性体内测试，用于对大鼠坐骨神经进行刺激、记录和药物输送
背景：神经外接口是侵入性最小的周围神经接口之一，因为它们位于神经外部。然而，与侵入性更强的接口相比，这些电极可能存在选择性和灵敏度较低的问题，因为目标神经纤维与电极的距离更远。新方法：通过微加工技术实现了溶解和吸引接口 (LACE)，并旨在提高选择性和灵敏度，同时保持接口格式。它的工程设计在之前的工作中有所描述。LACE 是一种集成了微电极和微流体通道的混合接口。最终目标是通过微通道局部输送 (1) 溶解剂以去除将电极与神经纤维分开的结缔组织，和 (2) 神经营养因子以促进暴露的神经纤维轴突发芽到嵌入电极的微流体通道中，从而提高束状选择性和灵敏度。在这里，我们重点展示微流体和微电极在急性准备中的体内功能，其中我们评估局部去除结缔组织并用微通道嵌入微电极记录和刺激大鼠坐骨神经神经活动的能力。与现有方法的比较：虽然神经外接口优先考虑神经健康，而神经内接口优先考虑功能，但 LACE 代表了一种新的神经外方法，它可能在两个目标上都表现出色。结果：手术植入显示经过小心和最少的操作后，LACE 功能得以保留。体内电评估表明放置在微流体通道内的微电极能够成功刺激和记录来自大鼠坐骨神经的复合动作电位。此外，通过微通道输注胶原酶后，富含胶原的神经外膜被局部去除，并通过显微镜确认。结论：在对大鼠坐骨神经进行的急性实验中证明了使用集成微电极和微流体的cuffi来刺激、记录和输送药物以局部溶解神经外膜层的可行性。
由2 -Photon 3D打印和脚手架成型设计的芯片上的灌注多凝胶脉管系统，以改善水凝胶中的微生物保真度
在生理相关的水凝胶中的工程脉管网络是由于细胞– Bioink相互作用以及随后的水凝胶设备接口而成的。在这里，提出了一种新的细胞友好制造策略，以实现支持集成在微流体芯片中的共培养的灌注多凝胶脉管模型。该系统包含两个不同的水凝胶，以特定支持为血管模型选择的两种不同细胞类型的生长和增殖。首先，通过微流体设备内的两光聚合聚合（2pp），通道以明胶的墨水印刷。然后，注入人类肺纤维细胞纤维纤维水凝胶以包围印刷网络。最后，人体内皮细胞被播种在印刷通道内。打印参数和纤维纤维组合物进行了优化，以减少水凝胶肿胀，并确保可以用细胞介质灌注的稳定模型。以两个步骤制造水凝胶结构可确保没有细胞暴露于细胞毒性制造过程，同时仍获得高纤维打印。在这项工作中，在定制制造的灌注系统上成功证明了通过3D印刷的SCA旧和共培养模型的灌注来指导内皮细胞入侵的可能性。
用于无线、皮肤界面电子和微流体设备的热塑性弹性体 (Adv. Mater. Technol. 19/2023)
无线皮肤界面电子和微流体设备有可能取代有线、笨重且繁琐的个人和临床健康监测技术，使护理从医院环境延伸到家庭。这些设备用于皮肤时，通常采用硅基热固性弹性体 (TSE) 作为封装电子元件的层或用作模制微通道，用于捕获、储存和分析生物流体（例如汗液）。阻碍此类设备商业化应用的障碍包括这些弹性体难以在传统的大规模生产实践中使用。它们相对较高的成本和无法回收是额外的缺点。相比之下，热塑性弹性体 (TPE) 完全兼容工业规模制造工艺，成本低，可回收利用。与 TSE 一样，TPE 柔软、可拉伸、可弯曲、光学透明，同时还具有其他非常适合应用于无线皮肤界面设备的特性。本文介绍了三种市售 TPE 的特性、加工和应用技术，包括两种热塑性聚氨酯，用作无线皮肤水分传感器的封装层，以及一种热塑性苯乙烯嵌段共聚物，用于微流体汗液分析平台。结果表明，TPE 可以有效地集成到这些类型的设备中，成为 TSE 的有力替代品，是一种可大规模生产的可持续材料选择。
用于癫痫治疗的双靶向纳米粒子
然而，目前用于递送抗癫痫药物的纳米载体报道很少，且大多数是单靶向纳米载体，仍会产生副作用。近年来，微流控技术在许多生物医学领域发挥着重要作用。20 – 22 特别是微流控芯片可以很容易地合成尺寸均匀且小的纳米颗粒，23 – 26 为制备纳米药物提供了平台。在此，我们提出了一种双靶向纳米载体系统将拉莫三嗪 (LTG) 递送至患病神经元以治疗癫痫。LTG 是临床上的一线抗癫痫药物。4,27 然而，它在水中的溶解度低，容易在肝脏中代谢。因此，需要高剂量或重复给药才能达到治疗浓度，28,29 但可能会引起恶心、头痛、视力模糊、头晕和共济失调等副作用。为了优化 LTG 的药理作用并尽量减少其副作用，双靶向纳米载体系统具有两个组分：（i）D 型 T7 (D-T7) 肽，T7 肽的逆向序列，与转铁蛋白 (Tf) 受体（BBB 的主要成分）显示出高结合力，可有效引导药物输送到中枢神经系统 (CNS)，30 – 35 被设计用于靶向 BBB。（ii）Tet1 肽，它可以特异性地与神经元表面高表达的鞘磷脂和神经节苷脂 (G T1b 受体) 结合。 36 – 39 尽管已有报道称 T7 肽、D-T7 肽和 Tet1 肽能够靶向各自的靶点，以及 T7 肽和 Tet1 肽的组合能够治疗阿尔茨海默病，但尚未尝试将 D-T7 肽和 Tet1 肽组合靶向中枢神经系统 (CNS)。D-T7 肽对 Tf 受体的结合力比 T7 肽更高，因此需要探索 D-T7 肽和 Tet1 肽组合靶向中枢神经系统的效果。32,33,38,39 我们在两步微流体芯片上合成了一种双靶向递送系统，该系统已被
皮肤中间的微流体系统，将硬质和软材料结合起来，以在汗水捕获和分析中进行苛刻的应用
eccerine汗液包含丰富的电解质，代谢物，蛋白质，金属离子和其他生物标志物。这些化学物种浓度的变化可以表明水合状态的改变，它们还可以反映健康状况，例如囊性纤维化，精神分裂症和抑郁症。柔软的，皮肤交织的微流体系统的最新进展可以实时测量局部汗水损失和汗水生物标志物浓度，并在医疗保健中采用了广泛的应用。在某些情况下使用涉及对身体的物理影响，这些影响可以动态变形这些平台，并对测量可靠性产生不利影响。此处提供的工作克服了这种局限性，它通过使用相对较高的模量聚合物构建的微流体结构，并在嵌入低模量的低模量弹性体时以柔软的，系统水平的力学设计。分析模型和有限元分析定义这些系统的相关力学，并作为布局的基础，以允许在苛刻的，坚固的场景中进行稳健的操作，例如在足球中遇到的耐用场景，同时保留机械可伸展性，以舒适地与皮肤保持舒适的水平粘合。台式测试和在施加的机械应力下的汗液损失和氯化物浓度测量的体型现场研究表明了这些平台的关键特征。
用微流体生物芯片进行样品制备的关键
摘要 - 微流体生物芯片最近在微型芯片上自动化各种生化方案时具有重要的希望和多功能性。样品制备涉及将流体与小规模的指定目标比的混合，这是这些协议的重要组成部分。算法与基础混合模型，混合序列和流体体系结构紧密相互交织。尽管在文献中已经研究了许多混合模型，但它们对混合步骤动态的影响迄今尚未完全了解。在本文中，我们表明可以根据整数的主要分解来设想各种混合模型，从而在混合算法，芯片体系结构和性能之间建立联系。这种见解导致了提出的基于分解的稀释算法（FACDA）的开发，该算法（FACDA）考虑了适用于微电极 - 点阵列（MEDA）生物芯片的广义混合模型。它进一步导致目标体积稀释算法（TVODA），以满足用户对给定音量的输出的需求。我们在确定混合序列的同时，在满足能力模量理论（SMT）的结构上提出了优化问题。对大量测试箱的仿真结果表明，对于反应物成本，混合时间和废物产生，FACDA和TVODA的最先进的MEDA生物芯片的最先进稀释算法。