微流控芯片快速鉴定多重细菌

建立了一种用于多重细菌鉴定的微流控芯片分析方法。在芯片上实现细菌进样、培养和鉴定,结合培养池阵列的空间分辨力以及菌种特异性显色培养基的颜色分辨力,可以实现多重细菌检测。实验选用4种泌尿系统感染常见病原菌作为模拟测试对象,结果显示,这种芯片方法在15 h内可完成细菌鉴定,检测限可达101cfu/mL。临床样本测试结果显示,芯片方法可以实现4种细菌同步鉴定,检测结果与传统方法的一致性达到96.3%。这种微流控细菌鉴定方法简便快速,有望发展成为细菌检测的有力工具。

微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建

研发了一种多层复合微流控芯片,包含64细胞培养微孔阵列,该微阵列集成了细胞进样、水凝胶三维支架形成和持续灌流培养的过程。以MCF-7乳腺癌细胞为模型,连续培养中监测细胞存活率、细胞密度、增殖率和细胞内p H值,并同时进行冰冻切片后免疫组化染色。实验结果显示,乳腺癌细胞在水凝胶微球中增殖形成了类组织结构。E-cadherin及Vinculin在细胞内、细胞间隙均出现较强表达,提示水凝胶微球中细胞建立了细胞-细胞、细胞-间质连接。芯片上连续培养15天内细胞存活率保持在85%以上,细胞增殖率随时间延长而递减。细胞内p H值检测显示芯片3D培养细胞内部呈现明显的酸化,其程度随着细胞密度增大而增加。这种芯片肿瘤组织微阵列构建方法简单高效,有望发展成为肿瘤研究的有力工具。

多层纸芯片乳腺癌组织微阵列用于抗肿瘤药物测试

开发了一种多层纸芯片细胞培养平台,将乳腺癌细胞分别接种于多层的图形化纸芯片的亲水区,折叠后构建了仿真实体肿瘤。多层纸芯片覆以微孔薄膜,用以仿真血管内皮层。培养不同时间后,拆解多层纸芯片检测乳腺癌组织内各层面的细胞形态、存活率、细胞周期分布以及细胞内乳酸含量。实验结果显示,各层纸芯片培养的乳腺癌细胞存活率均高于80%,并形成了类组织结构。芯片乳腺癌组织内部呈酸化倾向,且酸化程度随着培养时间的延长而升高。与二维(2D)培养细胞相比较,纸芯片乳腺癌组织内细胞增殖比例显著降低(15%vs 60%)。多层纸芯片乳腺癌组织显示了更接近体内情况的药物反应机制,细胞存活率随阿霉素浓度升高呈现缓慢下降趋势,IC50值显著高于2D培养细胞组(5.0μmol/L vs 1.144μmol/L)。这种多层纸芯片乳腺癌组织微阵列构建简便、仿真度高,有望成为抗肿瘤药物反应测试的有力工具。

基于微流控芯片的尿路感染细菌鉴定及抗生素敏感性测试

发展了一种微流控芯片纸基细菌分析技术,用于多重细菌鉴定与抗生素敏感性测试。制备了阵列培养池芯片,以滤纸作为衬底固定显色培养基和抗生素。利用PVDF疏水薄膜止流阀,将尿液样品引入芯片并分隔于不同培养池。借助于培养池阵列的空间分辨力,实现多重细菌分析。根据特异性显色结果实现细菌鉴定,通过实时显色强度分析实现细菌定量,依据抑制显色反应的最低抗生素浓度确定抗生素敏感性。以3种泌尿系统感染常见病原菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌)为模拟测试对象进行分析,结果表明,芯片方法可以在18 h内实现对3种细菌的同时鉴定及6种抗生素敏感性测试。对照实验显示,芯片法与传统方法细菌鉴定和抗生素敏感性测试结果一致性分别为94.1%和93.9%。本研究建立的微流控芯片细菌分析方法简便快速,非常适合于医疗资源匮乏条件下的细菌分析。