基于微流控芯片技术的细胞动力学研究

在体细胞微环境中的体液处于流动状态,流体中包含大量动态变化的生物化学信息。当细胞感受到来自于微环境的动态信息刺激后,产生细胞内的信息响应,从而对细胞自身的功能和行为进行调控。细胞动力学以系统动力学的观点研究细胞事件的动态变化以及内外环境因素对细胞结构和功能及整体行为的影响。目的基于微流控芯片技术体外模拟细胞外微环境信号,开展细胞动力学研究。方法细胞动力学实验分析利用微流控芯片技术平台模拟细胞外动态微环境信号,对芯片上的细胞施加动态力学和生化信号刺激,用多模态光学成像技术检测分析细胞事件的动态变化;细胞动力学理论分析则基于实验观测数据和细胞生物学机理建立描述细胞动力学机理模型,或建立数据驱动“黑箱”模型进行定量分析。结果与讨论微流控芯片技术可为细胞动力学实验分析提供精准的动态力学和生化信号微环境;细胞动力学机理模型可描述和解释实验观测的现象,为人类重大疾病发生发展机制探索提供定量线索;细胞动力学数据驱动模型可为细胞层面的疾病诊断与药物评估提供定量指标。结论细胞动力学分析可为人类重大疾病发生发展机制探索、疾病诊断与药物评估等方面提供动态定量信息。

基于价值链、供应链的美国芯片技术联盟组合及中国应对之策

半导体芯片技术是当前中美科技竞争的重点领域。通过构建基于芯片价值链和供应链的联盟组合框架,分析美国在这一领域的联盟策略,发现芯片技术价值链和供应链的高度复杂性促使美国的技术联盟策略由单一的双边或多边联盟转向兼顾价值创造和供应顺畅的联盟组合。尽管联盟组合相较于单一的战略联盟更具统合性,但结构维度的地位竞争和结构洞争夺以及主体维度的认知差异都将削弱盟友与美国的合作动力。加深对美国芯片技术联盟组合的理解,能够为我国从结构维度和主体维度应对与反制美国的技术遏制及产业围堵提供启示。

工信部:落实落细车购税减免优惠政策 加大车用芯片技术攻关

在1月19日国新办举办的2023年工业和信息化发展情况新闻发布会上,工业和信息化部副部长辛国斌表示,工业和信息化部副部长辛国斌表示,工信部今年将会同相关部门进一步加强宏观指导,加强行业管理,推动汽车产业高质量发展。

微流控芯片技术在急性呼吸窘迫综合征中的研究进展

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是以广泛的肺泡-毛细血管内皮损伤为主要病理改变、以进行性呼吸困难和顽固性低氧血症为临床表现,具有全身炎症反应特征的临床综合征。ARDS发病急,进展快,死亡率极高。在针对ARDS的新药研发和治疗方法的探索中,现有的体外模型如细胞、动物、类器官等在模拟ARDS真实性方面具有一定的局限性,而基于微流控技术的肺芯片是一种用于体外构建人体器官生理病理微环境的新技术,能更准确地模拟体内微环境,在ARDS等肺部疾病的研究工作中具有极大的应用潜力。该文综述了ARDS实验研究常用模型平台的优势与差别,重点介绍了肺芯片模型在ARDS中的研究进展。

液态芯片技术筛选胸腔积液细胞因子对结核性胸膜炎的诊断价值

目的应用液态芯片技术筛选结核性胸膜炎(plTB)胸腔积液结核特异性细胞因子建立诊断模型,并探讨其应用价值。方法纳入plTB患者(plTB组)86例,其中确诊plTB组41例,临床诊断plTB组45例;其他胸腔积液患者(对照组)42例。采用液相芯片技术分析胸腔积液17个细胞因子,包括白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-9、IL-10、γ-干扰素诱导蛋白10(IP-10)、IL-15、IL-17F、IL-27、肿瘤坏死因子(TNF)-α、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、巨噬细胞炎症蛋白-3a(MIP-3α)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、β-干扰素(IFN-β)的表达量。筛选确诊plTB组和对照组组间差异因子,并在确诊plTB患者中绘制受试者工作特征(ROC)曲线,将AUC>0.850、特异度>80%的IP-10、IL-27和MCP-1联合诊断plTB,并同胸腔积液腺苷酸脱氨酶(ADA)检测和结核感染T细胞斑点试验(T-SPOT.TB)比较,评估诊断效能。结果确诊plTB组IL-2、IP-10、IL-27、TNF-α和MCP-1水平均高于对照组(P<0.05);IP-10、IL-27和MCP-1三因子联合确诊plTB的敏感度为87.8%,特异度为81.0%;三因子联合诊断在45例临床诊断plTB组中的敏感度仍高达86.7%,与确诊plTB组的敏感度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。plTB组中,TIP-10、IL-27和MCP-1三因子联合检测的敏感度为87.2%,高于T-SPOT.TB单独检测(81.4%)和ADA单独检测(54.7%)。结论应用液态芯片技术对胸腔积液IP-10、IL-27和MCP-1联合检测,可为plTB诊断提供帮助。

生物芯片技术在食品检验中的应用研究

随着食品安全问题日益受到关注,生物芯片技术作为一种高效、高通量的检测方法,在食品检验中展现出广阔的应用前景。本文综述了生物芯片技术的原理及其在食品检验中的应用,并探讨了其面临的挑战与未来发展前景。

流式微球捕获芯片技术检测血浆细胞因子方法学性能验证

目的对流式微球捕获芯片技术检测血浆中多种细胞因子方法学的性能进行验证。方法依据中华人民共和国卫生行业及美国临床和实验室标准协会的标准文件,应用流式微球捕获芯片技术检测血浆中的白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-2R、IL-6、IL-8、IL-10和肿瘤坏死因子α(TNF-α)6种细胞因子,并对其精密度、准确度、线性范围、参考区间、最低检测限、抗干扰能力进行评价。结果6项细胞因子批内精密度变异系数(CV)为1.50%~8.83%,批间精密度CV为2.48%~6.75%,准确度相对偏差≤±15%,IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10和TNF-α在2.5~5000.0 pg/mL的浓度范围内,IL-2R在5~7500 U/mL的浓度范围内,线性范围良好。生物参考区间验证结果显示,90%的结果在厂家提供的生物参考区间范围内。IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α的最低检出限为≤2.5 pg/mL,IL-2R最低检出限为≤5 U/mL,干扰物质(甘油三酯10 mmol/L、血红蛋白5 mg/L和胆红素258μmol/L)对试剂盒检测结果无影响。结论在mindray Bricyte E6流式细胞仪上应用流式微球捕获芯片技术检测血浆细胞因子的方法性能较好,可为临床提供准确可靠的6种细胞因子的定量检测结果。

痰涂片镜检、基因芯片技术及GeneXpert MTB/RIF对疑似肺结核患者的检测效能分析

目的分析痰涂片镜检、基因芯片及多色巢式荧光定量聚合酶链反应(GeneXpert MTB/RIF)对疑似肺结核患者的检测效能。方法选取2017年1月至2022年12月该院收治的疑似肺结核患者97例作为研究对象,均实施痰涂片镜检、基因芯片、GeneXpert MTB/RIF及痰液罗氏培养检查。以痰液罗氏培养结果为金标准,探究不同检测方式及联合检测对疑似肺结核的诊断效能,采用Kappa值检验与金标准诊断结果的一致性。结果痰液罗氏培养检测结果显示,97例疑似肺结核患者阳性55例,阴性42例,阳性检出率为56.70%(55/97)。痰液罗氏培养检出非结核分枝杆菌18株,包括鸟分枝杆菌4株,胞内分枝杆菌9株,偶发分枝杆菌1株,堪萨斯分枝杆菌3株,海分枝杆菌1株。痰涂片镜检检出阳性34例,真阳性29例,阳性检出率为35.05%(34/97),基因芯片检出阳性41例,真阳性37例,阳性检出率为42.27%(41/97);GeneXpert MTB/RIF检出阳性44例,真阳性37例,阳性检出率为45.36%(44/97)。基因芯片、GeneXpert MTB/RIF灵敏度、准确率高于痰涂片镜检,基因芯片与GeneXpert MTB/RIF敏感度一致,但基因芯片特异度高于GeneXpert MTB/RIF。非结核分枝杆菌中,痰涂片镜检检出鸟分枝杆菌1株、胞内分枝杆菌2株,基因芯片检出胞内分枝杆菌1株,GeneXpert MTB/RIF检出鸟分枝杆菌1株。痰涂片镜检、基因芯片、GeneXpert MTB/RIF三项联合检出阳性55例,真阳性53例,三项联合检测灵敏度为96.36%(53/55)、特异度为95.24%(40/42)、准确率为95.88%(93/97),均高于单一方法检测的灵敏度与准确率,差异均有统计学意义(P<0.05)。痰涂片镜检与痰液罗氏培养一致性为68.04%(Kappa=0.59);基因芯片与痰液罗氏培养一致性为77.32%(Kappa=0.70);GeneXpert MTB/RIF与痰液罗氏培养一致性为74.23%(Kappa=0.66);三项联合与痰液罗氏培养一致性为95.88%(Kappa=0.89)。结论较GeneXpert MTB/RIF、痰涂片镜检技术,基因芯片诊断效能及一致性更高,且3种技术联合诊断效能更高,临床可根据需求选择适宜诊断技术。

新医科背景下生物芯片技术课程教学改革与实践

新医科是构筑健康中国的重要基础,需要不断推进理念创新和实践创新。生物芯片技术是典型的新医科课程,教学内容丰富,包含表达谱芯片、甲基化芯片、单核苷酸多态芯片和拷贝数变异芯片等高通量生物医学大数据的处理和应用,在产前诊断、肿瘤检测及抗肿瘤药物筛选、感染性疾病诊断和抗药机制等方面具有重要的应用。同时,生物芯片技术具有前沿性和交叉性的特点。因此,对生物芯片技术课程的教学,既要强基固本,又要守正创新,这样才能培养适应和服务于现代医学研究的人才。南京医科大学生物芯片技术课程教学团队在现有教学模式基础上,从融入课程思政、明确课程目标、分析学情、完善课程内容、优化课程教学方式和完善考核方式六个维度进行教学改革和实践,相关研究可为医学院校生物芯片技术教学提供借鉴与参考。

基因芯片技术快速检测结核分枝杆菌耐药基因的应用价值研究

目的:探讨基因芯片技术在结核分枝杆菌快速鉴定及耐药分析中的应用价值。方法:收集我院2022年10月—2023年10月收治疑似结核病患者的临床样本,包括痰液、肺泡灌洗液、脓液或分泌物、穿刺液(含胸腹水和脑脊液)等,同时进行MGIT960接种培养、药敏试验和基因芯片直接检测法,对两种方法的检测效能进行比对分析。结果:(1)以MGIT960培养鉴定为参考标准,基因芯片法直接检测临床样本中结核分枝杆菌的灵敏度为83.33%,特异度为92.86%,一致性为88.46%,Kappa值为0.766。(2)以MGIT960药敏试验为参考标准,基因芯片法检测直接检测临床样本中结核分枝杆菌利福平耐药的灵敏度为81.82%,特异度为94.87%,一致性为92.00%,Kappa值为0.767;检测异烟肼耐药的灵敏度为75.00%,特异度为92.86%,一致性为90.00%,Kappa值为0.755。结论:以MGIT960培养法及药敏试验为参考标准,基因芯片技术直接检测临床原始标本的灵敏度、特异度高,有较好的一致性。应用基因芯片直接检测临床样本有助于结核病的早期诊断及治疗。

单核苷酸微阵列芯片技术联合染色体核型分析在产前诊断中的应用

目的:评估G显带染色体核型分析与单核苷酸多态性微阵列芯片(single nucleotide polymorphism array,SNParray)同时检测在羊水产前诊断中的应用,为临床诊断与遗传咨询提供依据。方法:选取837例具有产前诊断指征而行产前诊断的孕妇,知情同意后采集羊水行染色体G显带核型分析和SNParray检测,分析检测结果。结果:核型分析、SNParray技术和联合应用的异常检出率分别为11.11%、13.14%和14.70%。依据不同的指征分组,染色体核型分析和SNParray的异常率,无创产前检测(NIPT)高危组最高,胎儿超声异常组次之。SNParray全部检出核型分析发现的59例胎儿染色体数目异常;SNParray在30例核型分析漏诊的胎儿中检测出拷贝数异常(CNV);此外,SNParray能够识别未知片段的来源。SNParray检出的10例嵌合体,全部与核型分析结果一致。核型分析异常而SNParray漏检的有10例,其中8例为平衡异位或倒位,2例为嵌合体。联合分析检出异常的123例胎儿中,经过遗传咨询,79例家属选择终止妊娠,44例家属选择继续妊娠;选择继续妊娠的,44例顺利出生;这些出生的病例均随访至婴儿出生后1年,暂未发现与产前诊断结果不符的病例。结论:G显带染色体核型分析与SNParray技术各有优缺点,联合应用可明显提高产前诊断中染色体异常的检出率,从而为临床诊断与遗传咨询提供更好的指导。

芯片技术突破对于无线通信技术的意义

芯片技术从问世至今,已有至少60年的发展历史,它的技术突破对于无线通信技术的发展有着积极意义。芯片是无线通信技术发展的重要支撑,其技术发展也就意味着无线通信技术的发展。基于此,本文就芯片技术突破对于无线通信技术的意义展开分析讨论,以此验证芯片技术突破的重要价值与意义。

T细胞免疫检测和蛋白芯片技术筛查人类免疫缺陷病毒感染者结核潜伏感染的效果分析

目的:分析T细胞免疫检测和蛋白芯片技术筛查人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者结核潜伏感染的效果。方法:选取2021年8月—2023年8月贵阳市公共卫生救治中心收治的HIV感染者86例作为研究对象。对HIV感染者进行T细胞免疫检测及蛋白芯片技术筛查,以结核分枝杆菌培养结果作为“金标准”,比较两种筛查方法检查结核潜伏感染的效能。结果:“金标准”结果显示,86例HIV感染者中66例存在结核潜伏感染。T细胞免疫检测筛查结核潜伏感染的灵敏度、特异度、准确度高于蛋白芯片技术,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:T细胞免疫检测筛查HIV感染者结核潜伏感染的效果优于蛋白芯片技术,灵敏度、特异度、准确度更高,值得临床推广。

让微芯片技术更好服务人类健康

在芯片上“养”细胞,通过芯片中的微电极对细胞进行精准调控和实时监测,这听起来有些科幻甚至玄乎的细胞生物芯片技术,正在从概念走向现实。它被认为是细胞诊疗、脑机接口、基因药物研发等前沿技术领域,已经成为全球竞相研发的热点。本文的主人公胡徐趣从考入复旦大学的第一天起,就一直和细胞、微流体理论以及微流控技术打交道,在这个新兴领域持续积累。他先后求学于国内外知名学府,师从世界著名科学家;留学归国,取得成果之后又再次“入海”,在世界顶尖科研机构从事微流控研究和生物芯片研发;2024年1月,胡徐趣辞去海外高级研究员的终身职位,毅然回国工作。作为一名80后的青年学者,他为什么作出这些人生抉择?

甲基化芯片技术检测粪便DNA甲基化在海南地区少数民族人群大肠癌筛查中的应用

目的 分析甲基化芯片技术检测粪便DNA甲基化在海南地区少数民族人群大肠癌筛查中的应用价值。方法 选取2020年6月—2022年6月海南省人民医院就诊的大肠癌高危少数民族人群102例。另选取同期该院招募的30例健康志愿者作为对照组。留取所有患者在结肠镜检查前自然排出或服用泻药后的第一段粪便,通过甲基化芯片技术检测粪便DNA甲基化。根据肠镜病理检查结果,将102例患者分为大肠癌组、腺瘤组、增生性息肉组。对比4组粪便DNA中VAV3、IKZF1、RIMS1基因甲基化状态。将肠镜病理检查结果作为金标准,评估粪便DNA中VAV3、IKZF1、RIMS1基因联合检测大肠癌、腺瘤的诊断效能。结果 大肠癌组VAV3、IKZF1、RIMS1基因单独及联合检测甲基化率高于腺瘤组、增生性息肉组、对照组(P <0.05)。腺瘤组与增生性息肉组VAV3、IKZF1、RIMS1基因单独及联合检测甲基化率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。VAV3、IKZF1、RIMS1基因联合检测大肠癌的特异性、敏感性、阴性预测值、阳性预测值、准确率最高,分别为100.00%、92.31%、92.59%、100.00%和96.08%。粪便DNA中VAV3、IKZF1、RIMS1基因联合检测腺瘤的特异性、敏感性、阴性预测值、阳性预测值、准确率最高,分别为97.30%、71.43%、90.00%、90.91%和90.20%。结论 海南地区少数民族人群大肠癌患者粪便DNA中VAV3、IKZF1、RIMS1基因表现出较高的甲基化水平,且3个基因联合检测可提升大肠癌、腺瘤的诊断效能。

家禽育种领域基因芯片技术申请相关专利分析

每种生物都是一个丰富的基因库,生物种类的多样性实质是指基因的多样性。动植物的遗传育种主要是利用基因的多样性。在动物育种上,早期的学者们常运用一些传统方法进行育种,对于新兴技术涉及比较少,基因芯片技术是20世纪90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一,它是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术,既具有重要的基础研究价值,又具有明显的产业化前景[13-15]。前人利用基因芯片技术在家禽育种上也进行了多项研究[16],例如:开展动物源性分析[17-20].

解决芯片技术卡脖子的问题,应从高中物理教学抓起——基于中美高中物理教材中“固态电子学”知识的比较

中美贸易摩擦背景下,芯片技术卡脖子问题引发了教育界对科技创新人才培养的思考。本文从“卡脖子”问题出发,分析比较了中、美高中物理主流教科书中有关“固态电子学”相关知识的分布情况、主要内容和学习要求的差异情况。分析结果表明:中国高中物理教材中涉及的“固态电子学”知识主要以科普应用为主,整体分布较为零散,要求掌握程度较低;而美国高中物理教材中所涉及的“固态电子学”知识则包含更多与能带理论和半导体物理相关的理论知识,有利于为学生未来学习“固态电子学”、从事芯片研发行业打下一定基础。基于此,建议高中物理教材编写增加部分固体物理基础理论知识,建议师范院校人才培养应将“固体物理”设为必修课程。

人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学探索——以大连海事大学为例

文章基于人才需求分析,以大连海事大学为例,首先阐述了人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学现状,然后提出了人才需求视角下“微流控芯片技术及应用”研究生课程教学优化策略。

生物芯片技术在医学检验中的应用进展

现代医学检验技术正朝着标准化、智能化、集约化的方向发展,生物芯片技术是这一趋势的引领者,它是一种通过微加工技术和微电子技术将大量生物大分子如核酸片段、多肽分子、抗原、抗体等物样品有序地固化于玻片、硅片、玻璃片、塑料片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等固相介质表面，

基于基因芯片技术对耐利福平或异烟肼结核分枝杆菌基因突变位点的检测分析

目的:分析基因芯片技术对耐利福平或异烟肼结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)基因突变位点的检测情况,为耐多药结核的临床诊断提供依据。方法:收集2020年—2023年在苏州市第五人民医院就诊的395例结核患者的痰液标本,采用基因芯片技术对利福平耐药基因ropB(511、513、516、526、531、533)和异烟肼耐药基因KatG(315)、inhA(-15)突变位点进行检测,以罗氏固体培养绝对浓度法作为金标准,分析基因芯片技术对MTB耐利福平或异烟肼的准确性。结果:基因芯片技术对利福平耐药诊断的Kappa值为0.80,符合率为92.15%,灵敏度为87.74%,特异度为93.77%,阳性预测值为83.78%,阴性预测值为95.42%,而对异烟肼耐药诊断的Kappa值为0.87,符合率为93.42%,灵敏度为98.82%,特异度为89.38%,阳性预测值为87.43%,阴性预测值为99.02%。结论:基因芯片技术可以快速、高效地检测MTB耐利福平和耐异烟肼基因突变,与罗氏固体培养绝对浓度法高度一致,可为临床诊疗提供依据。