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微流体学简介：Patrick Tabeling
在过去的二十年中，微流体学取得了长足的进步，现在是时候对 2005 年出版的《微流体学导论》第一版进行认真的更新了。事实上，第二版不仅仅是一次更新。与第一版相比，它保留了相同的结构、相同的精神、相同的尝试，尽可能从物理角度深入、简单地解释事物，但它不能简化为更新。当前版本是对第一版的完全重写，并借鉴了过去二十年在该领域收集的大量信息。二十年来收集了如此多的信息。对该领域的愿景进行了如此多的修订。20 世纪 90 年代看似不可能的事情，十年后催生了一个重要的行业。这就是下一代测序 (NGS) 的情况。看似革命性的东西最终却令人失望。微流控技术的历史充满了梦想成真和有吸引力的证据被证明是错误的。让我们回到世纪之交。当时，微流控市场（即没有喷墨打印）规模很小，尽管经常有人宣称微流控技术将彻底改变二十一世纪，但人们对该技术是否有潜力在市场上站稳脚跟仍持怀疑态度。常识导致了这样一个理论，即在工业规模下，在没有泄漏、堵塞、气泡或不受控制的吸附的情况下，驱动流体通过微小通道是不可能的，而事实上，这是错误的。相反的观点认为，创建一个复杂、功能齐全的微流体设备很简单，这是不现实的。尽管如此，成功的微流体产品还是出现了，与此同时，该技术渗透到了越来越多的新领域。市场以两位数的速度稳步增长，如今已达到 170 亿美元。目前，每年售出数亿台设备。例如，每年有 120 万个用于基因测序的 Illumina 微流体流动池出货。与此同时，毛细现象、润湿、滑移和纳米流体传输等基本现象得到了更好的理解，或者在许多令人费解的情况下，只是得到了理解。多年来，该领域的早期愿景基于与微电子学的严格类比，逐渐转向一种新范式，其中微流体工具箱不再局限于 MOS-FET 替代品，而是采用了更广泛的材料和机制。
通过原子级厚度 MoS 2 场效应晶体管的电测量进行尿酸检测的微流体方法
完整作者列表： Nasiruddin, Md；东北大学，化学 Waizumi, Hiroki；东北大学，化学系 Takaoka, Tsuyoshi；东北大学，先进材料多学科研究中心 Wang, Zhipeng；东北大学，化学 Sainoo, Yasuyuki；东北大学 - Katahira 校区，先进材料多学科研究中心 Mamun, Muhammad Shamim Al；库尔纳大学，化学 Ando, Atsushi；国家先进工业科学技术研究所，纳米电子研究所 FUKUYAMA, MAO；东北大学，先进材料多学科研究中心；Hibara, Akihide；东北大学，先进材料多学科研究中心 Komeda, Tadahiro；东北大学，先进材料多学科研究中心
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。
用于光电探测器的钙钛矿单晶的微流体辅助生长
有机金属卤化物钙钛矿 (OMHP) 是快速、灵敏、大面积光电探测器的有希望的候选材料。在过去十年中，已经开发出几种具有互补优势的技术。薄膜器件很薄，可以扩展到大面积，但具有大量与晶界相关的缺陷。单个块体晶体的纯度更高，但更厚，不易在大面积上生产。在这项工作中，我们介绍了一种微流体辅助技术，可直接在导电图案化基板上实现 OMHP 单晶（微线形式）的受控生长。该技术可以实现具有像素化传感器层的垂直设备。由此产生的设备具有增益、高达 200 AW − 1 的响应度和低至 35 μ s 的快速上升时间。这是首次使用微流体辅助技术在图案化基板上实现 OMHP 垂直设备的演示。
在整合基于PDMS的微流体设备和微电极阵列的神经芯片平台上的最新进度和观点
摘要：近年来，在应用和解码神经活动在药物筛查，疾病诊断和脑部计算机相互作用中的编码和解码应用方面的进展激增。为了克服大脑复杂性的限制以及体内研究的伦理考虑，已经提高了整合微功能设备和微电极阵列的神经芯片平台，这不仅可以自定义体外神经元的生长路径，而且还可以监测和调节碎屑生长的专用神经网络。因此，本文回顾了整合微流体设备和微电极阵列的芯片平台的发展历史。首先，我们回顾了高级微电极阵列和微流体设备的设计和应用。之后，我们介绍了神经芯片平台的制造过程。最后，我们重点介绍了这种类型的芯片平台的最新进展，作为脑科学和神经科学领域的研究工具，重点是神经药理学，神经系统疾病和简化的脑模型。这是对神经芯片平台的详细而全面的评论。这项工作旨在实现以下三个目标：（1）总结此类平台的最新设计模式和制造方案，为开发其他新平台提供了参考； （2）在神经病学领域概括了芯片平台的几个重要应用，这将吸引科学家在领域的注意； （3）提出了整合微流体设备和微电极阵列的神经芯片平台的发展方向。
航天器流体热控制子系统可靠性 - DTIC
1. 简介 可靠的热控制子系统 (TCS) 是任何航天器的关键方面，但 TCS 的可靠性在实践中往往难以实现。TCS 的可靠性在设计阶段经常被高估，导致故障率高于客户愿意接受的水平。因此，航天器热控制界需要重新评估其公认的技术，本文旨在促进这一对话。本文回顾了航天器上使用的几种重要流体热控制技术的可靠性，包括泵送流体回路 (PFL)、回路热管 (LHP)、可变电导热管 (VCHP) 和轴向槽热管 (AGHP)。本综述更多地关注 PFL 和 LHP，因为这些更复杂、更强大的技术的使用有更多公开记录，并且这些系统的故障记录也更多。总结了所有已知的 PFL、LHP 和 VCHP 故障的开源示例，并显示了故障原因和一些解决方案。分析部分讨论了每种流体热控制子系统的故障率，以及更高的故障率与更复杂的设计有何关联。最后，提出了如何避免将来发生此类故障的建议。
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。
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。