基于微纳米技术的细胞内递送的物理方法

随着生物医药学的发展,向细胞内递送外源性大分子在基础生物学和临床应用中至关重要,但基于病毒载体的传统生物方法存在通量低、毒性大、递送性能低以及耗时长等问题。文章综述了电穿孔、声穿孔、微注射和细胞挤压等基于细胞膜破坏实现胞内物质递送的技术,这些通过微纳米技术完成的高通量胞内物质递送的物理方法,可以弥补传统生物方法的很多缺陷,实验证明了其在保证细胞活性的基础上具有可观的转染效率。文章重点描述了基于细胞挤压实现细胞内递送的微流控操作平台及其机理,并讨论各种通过膜破坏技术完成细胞药物或分子递送技术的优势、局限性和发展前景。

场诱导软物质智能材料研究进展

场诱导软物质智能材料是指一类能够响应场作用并引起整个系统的量乃至质的改变的软物质材料.在场(磁场、电场、温度或者光等)的诱导下,材料内部微结构发生化学或者物理变化,从而导致材料某些宏观性质(机械、光学等)出现较大的变化,以达到某种智能控制的目的.本文系统介绍了磁流变液、电流变液以及高分子凝胶等几种典型的场诱导软物质智能材料,回顾了该领域近几年的研究及其应用进展,探讨了研究的前沿问题及发展趋势,特别指出了软物质智能材料的研究及应用呈现出的复杂性和跨学科性,需要各个学科的协同发展,才可能取得突破性进展.

基于轻量级网络的防伪标签检测算法

近年来,伪造盗版产品带来的经济损失逐年增大,伪造技术不断提升,防伪检测问题受到了广泛关注.为了解决现有防伪检测方法的计算量大、资源占用高、检测耗时较长等问题,提出了一种基于轻量级网络的防伪标签识别检测模型,该模型采用更为轻量的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)来进行形状和纹理的识别.在形状识别任务中,降低池化层大小以增强模型学习能力;在纹理分类任务中,使用协调注意力(coordinate attention,CA)模块来增强模型对单一特征图的信息获取.通过设计损失函数增强模型对真伪样本识别能力,并通过特征向量最大值得到预测结果.实验结果表明,该方法整体识别检测的准确率可达95.67%,检测时间相较于传统方法有显著减少.

基于微流控技术的高通量材料合成、表征及测试平台

随着微流控技术的不断发展以及传统实验方法所暴露出的种种弊端,人们迫切希望微流控技术可以将传统实验室中的实验操作过程如样品预处理、混合、反应、萃取、分离、表征和检测等集中在一个芯片上,以微流控芯片代替传统实验室。这种高通量的实验方法将显著提高反应效率,增加产量,从而不但实现高通量材料的合成、表征与检测,也进一步促进了平台的集成化、微型化、自动化和便携化的发展。

电流变液智能材料的研究进展

电流变液是一种电响应智能材料,由微纳米尺寸的介电颗粒分散在绝缘油中组成。从发现到现在的70余年中,虽然出现了种类繁多的电流变液,但是由于存在力学性能、沉降性能、再分散性能、零场黏度和电流密度等方面的问题,制约了电流变液在实际工业中的应用。巨电流变液的出现在一定程度上推进了电流变液的发展,但距离实现真正的工业化还有一些问题有待解决。主要从电流变液分散相、连续相和添加剂3个方面介绍了近期的研究成果,着重介绍了近期出现的4类具有代表性的分散相颗粒。并简单总结了电流变液的应用方向和前景、研究现状和未来发展方向。

Surface-tension-confined droplet microfluidics

This article is a concise overview about the developing microfluidic systems named surface-tension-confined droplet microfluidics （STORMs）. Different from traditional complexed droplet microfluidics which generated and confined the droplets by three-dimensional （3D） poly（dimethylsiloxane）-based microchannels, STORM systems provide two- dimensional （2D） platforms for control of droplets. STORM devices utilize surface energy, with methods such as surface chemical modification and mechanical processing, to control the movement of fluid droplets. Various STORM devices have been readily prepared, with distinct advantages over conventional droplet microfluidics, which generated and confined the droplets by 3D poly（dimethylsiloxane）-based microchannels, such as significant reduction of energy consumption neces- sary for device operation, facile or even direct introduction of droplets onto patterned surface without external driving force such as a micropump, thus increased frequency or efficiency of droplets generation of specific STORM device, among others. Thus, STORM devices can be excellent alternatives for majority areas in droplet microfluidics and irreplaceable choices in certain fields by contrast. In this review, fabrication methods or strategies, manipulation methods or mechanisms, and main applications of STORM devices are introduced.

电流变液研究进展

在电流变液发明后的70余年中,学者们相继提出了纤维理论、"水桥"理论、双电层理论和介电理论等传统理论模型.然而,力学性能较差,严重制约了电流变液的工程化应用.近几年,随着巨电流变液和极性型电流变液等低场高屈服强度的新型电流变液的发明,电流变液屈服强度均超过了100 k Pa,电流变液迎来了一个新的工业化应用契机.但是,电流变液的沉降性及再分散性等基础性和应用性问题仍然制约了其广泛应用.本文回顾了电流变液的成分、宏观性质、微观机制及其应用的发展,重点分析了巨电流变效应及其在智能微流控中的研究.总结了电流变液的研究现状及未来发展方向,其中对电流变液稳定性和服役与失效的研究将成为未来研究的主要方向.随着上述问题的解决完善将加速电流变液的工业化进程.

钙钛矿上单原子位点实现高灵敏定量化表面拉曼增强

表面增强拉曼散射(SERS)是一种快速且无损的化学和生物分子检测技术.高灵敏且定量化的SERS检测技术对其在实际中的应用至关重要,尤其是对生物分子如氨基酸和碱基的便携化检测.但是鲜有技术手段能够实现对这些最基本的生物分子进行高灵敏且定量化的拉曼检测.我们提出了一种无需贵金属的单原子位点修饰芯片策略,用钨单原子氧化物修饰铅卤钙钛矿芯片,实现了多种检测物的高灵敏定量化识别,包括罗丹明、酪氨酸和胞嘧啶.芯片上单原子位点技术能够实现对罗丹明、酪氨酸和胞嘧啶的线性检测,相应的定量化区间分别为:10^(−6)–1 mmol L^(−1),0.06–1 mmol L^(−1)和0.2–45 mmol L^(−1),同时我们的拉曼增强芯片对这三种分子的增强因子在非等离子激元半导体中是最高的.我们通过实验测试结合理论模拟揭示了由可控单原子位点实现拉曼增强的机理:束缚由钙钛矿基底产生的光生电子,同时高效且定量地将这些电子转移到待测分子上.不仅如此,芯片上单原子位点技术可以在便携式拉曼设备下得到与台式拉曼设备类似的增强效果,这意味着这项技术有机会应用于多种生物分子的低成本、广谱、即时检测和体外检测.