微流控细胞芯片LED诱导荧光检测微系统

基于微流控细胞芯片分析技术和微机电系统(MEMS)加工技术,设计制作了阵列式微流控细胞检测芯片,采用自组装的顶窗型光电倍增管(PMT)和信号采集电路采集芯片微管道内流动细胞的荧光信号,构建了一种针对低浓度细胞悬浮液的微流控细胞芯片发光二极管(LED)诱导荧光的快速检测微系统,实现了对低浓度(≤40 Cell/mL)荧光标记的HepG2肝癌细胞悬浮液样本的定量计数和测试,而且在血液细胞共存的条件下,仍可以有效地对血液中少量HepG2肝癌细胞进行荧光计数和测试.整个系统结构简单、操作方便且检测灵敏度较高.

微流控芯片电泳电导检测分离分析尿蛋白

基于自行构建的微流控芯片电泳集成非接触式电导检测分析系统,建立了一种集进样、分离与检测为一体的微流控芯片电泳电导检测蛋白质的方法,并用于人白蛋白(HSA)和人转铁蛋白(TRF)两种尿蛋白的分离分析以及肾病综合症病人尿液中白蛋白的定量检测。考察并优化了缓冲液、分离电压、进样方式、进样时间等电泳分离的影响因素,在缓冲液为pH=10的10mmol/L硼砂溶液,电进样场强为300V/cm,进样时间10s,分离电压为600V的实验条件下,10min内完成了HSA和TRF的分离检测,分离度为2.0;检出限分别为0.4和0.8g/L(S/N=3),在1～5g/L线性范围内相关系数分别为0.9478和0.9491。实验中肾病综合症病人尿样中HSA的加标回收率为95.4%～104.1%。

固定HRP酶的聚苯乙烯整体微柱在VC含量测定中的应用研究

结合整体微柱和固定酶技术,以自制的苯乙烯整体微柱构建了一种固定辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase,HRP)的整体微柱,确立了HRP的最佳固定条件,并用于蔬菜中维生素C(vitamin C,VC)含量的测定。采用碱性的Luminol-HRP-H2O2化学发光体系测定VC含量,在6 mg.L-1HRP酶和0.2 mL.min-1过柱速率下,VC浓度在1.0×10-9～1.0×10-7mol.L-1范围内与化学发光强度呈良好的线性关系,检出限为1.76×10-7g.L-1,相对标准偏差为3.57%,建立的固定HRP酶的整体微柱-化学发光检测方法可用于蔬菜中VC含量的测定,测定结果与经典碘量法所得数据一致,经加标回收法测得VC的回收率为98%～103%。

微流控SERS芯片的设计制备及其在细菌检测中的应用

微流控芯片分析平台与表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)光谱分析方法结合,充分利用了SERS法所具备的样品前处理简便、检测无损、成分辨识度高以及适宜水环境检测等优点,在生化分析检测领域备受关注。微流控SERS芯片设计及芯片上SERS增强基质的制备是构建微流控SERS芯片分析方法和系统的关键,也是提高检测灵敏度和可重复性的核心问题。该文在介绍微流控SERS芯片的基本构型和功能的基础上,重点综述了微流控SERS芯片上SERS基质的制备方法及其测试效果。基于微电子机械系统(Micro-Electro-mechanical-System,MEMS)加工技术制备的SERS基质,具有纳米粒径有序可控、便于集成制备但增强基质材料种类有限的特点;基于化学沉积和自组装等理化方法制备的SERS基质具有基质种类易拓展、成本低、与微流控通道结合方法灵活等特点。在这些基础上构建的微流控SERS芯片及其分析测试方法和系统,在细菌等许多生化检测领域显示出强大的发展潜力。

新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用

微流控芯片分析技术可以集成不同的生物化学分析功能单元,广泛应用于生化分析领域,在细菌检测方面具有传统检测方法不可比拟的优越性。近来年,在微流控细菌芯片中引入高荧光强度、低背景荧光干扰和高选择性的纳米荧光探针为实现细菌高效检测分析提供了新的研究途径和技术手段。本文通过对细菌检测中的几类新型荧光标记探针的介绍和比较,分析其荧光效应和应用特点,尤其是在细菌检测中的应用特性,重点综述了新型高效的纳米荧光探针与微流控细菌芯片分析方法和技术结合,实现微尺度空间和荧光检测模式下的细菌高效检测。

介电电泳芯片的结构设计与模拟分析进展

综述了国内外微流控芯片介电电泳(DEP)的研究进展和介电电泳芯片的主要结构设计方案。依据芯片电极结构设计的不同,将介电电泳芯片分为阵列电极DEP芯片、抛物线电极DEP芯片、绝缘微柱DEP芯片及其他设计DEP芯片四大类。分别对芯片电极结构设计所采用的模拟分析进行了归纳和综述,重点探讨了如何通过电场模拟分析手段对芯片结构参数进行优化,分析了流体分布与热效应对芯片效能的影响,列举了不同电极结构设计的DEP芯片的工作效率及实际应用效果。提出了目前采用模拟分析方法进行芯片结构设计存在的问题,进而对基于MEMS技术的DEP芯片的设计和应用前景进行了展望。

PLGA微粒/纳米粒基因载体的研究进展

生物可降解聚合物乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微米粒/纳米粒是一种新型的非病毒基因载体,由于其具有安全、无免疫原性、制备容易和装载容量大等优点而引起越来越多的关注和研究,特别是在质粒DNA(plasmid DNA,pDNA)传递方面具有巨大的研究空间和潜在应用价值。本文依据PLGA微米粒/纳米粒在基因载体中的研究现状,重点综述了载体的制备工艺和表面修饰方法及其在基因治疗和基因疫苗传递等方面的应用研究进展。

阵列叉指式芯片研究细胞介电电泳富集过程

采用阵列叉指电极介电电泳(Dielectrophoresis,DEP)芯片,构建了集成DEP芯片分析和操控系统,应用Coventorware有限元分析软件模拟分析了芯片表面的电场分布情况;以红细胞和结肠癌细胞样品为分析对象,实现了两种细胞样品在芯片上的正负介电电泳定位富集。实验发现,交流信号幅值Vp-p是决定DEP富集效率的主因,交流信号频率f和缓冲溶液是改变细胞介电电泳类型的参量;在0.9%NaCl中,施加频率为10和3MHz、电压5V的交流频率,结肠癌细胞的正介电电泳(Positive-dielectrophoresis,pDEP)和负介电电泳(Nagetive-dielectrophoresis,nDEP)富集效率分别为87.2%和84.8%。

含双T切换接口的胶束电动色谱-毛细管区带电泳二维电泳芯片上混合氨基酸的分离富集

基于时间顺序设计提出了含双T切换接口的胶束电动色谱(MEKC)和毛细管区带电泳(CZE)的二维芯片,构建了相应的芯片分析测试系统。基于FITC标记的氨基酸样品的一维MEKC和CZE实验结果,对二维进样时间、二维分离启动时间等二维芯片电泳关键操作参数进行了优化。采用所构建的MEKC-CZE二维芯片电泳分析系统对精氨酸、赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的混合样品进行了二维芯片电泳分离分析,计算得到两种分离模式的正交性为56.0%。

基于微流控芯片技术的天然产物活性成分筛选的研究

随着药物筛选技术的不断发展,新的筛选途径和技术不断涌现,使得药物筛选朝着快速、高效、高通量等方面不断发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为天然产物活性成分的筛选提供了新的方法和技术平台,该文介绍了用于天然产物活性成分的多种筛选方法,重点综述了与细胞培养相结合的微流控芯片筛选技术及其特点,微流控芯片筛选技术平台的构成,以及其在天然产物活性成分筛选中的应用。

致病菌与糖的特异性识别及其分析应用研究

致病菌往往通过凝集素-糖特异性识别来实现对宿主细胞的粘附,进而感染宿主组织,引起病变。因此,研究致病菌与糖的特异性识别有利于进一步了解感染性疾病的致病机制,为致病菌的特异性检测和感染性疾病的治疗提供新的策略。该文总结了致病菌-糖特异性识别的相关机制机理;介绍了目前主要的研究方法和技术,特别评述了荧光光谱、表面等离子体共振、电化学阻抗谱及石英晶体微天平等技术在该研究中的应用现状,并对这4种技术与微流控芯片平台的结合进行了探讨;针对致病菌检测特异性差、耐药性严重等难题,重点综述了致病菌-糖的特异性识别在细菌分离、富集、检测、鉴别、生物膜抑制及抗菌糖类药物筛选方面的应用。最后对致病菌-糖特异性识别基础和应用研究进行了展望。

多功能芯片对合成样本中肝癌细胞HepG2的测试研究

设计并制作了一种集多孔流分离(Multi-orifice flow fractionation,MOFF)技术与磁捕获技术于一体的用于特异性分离和捕获合成样本中肝癌细胞Hep G2的多功能微流控细胞芯片。此芯片由玻璃基片和PDMS微通道盖片组成,PDMS盖片上含有3条进样通道、MOFF分离区和六边形腔体的细胞富集检测区。其中,MOFF分离区总长20 mm,由80组长度为0.18 mm、深度为50μm、收缩区域宽度为0.06 mm、扩张区域宽度为0.20 mm的半菱形收缩/扩张重复单元组成,每组收缩/扩张重复单元间的夹角为103.0°。实验以肝癌细胞Hep G2-血细胞混悬液为样本;根据磁珠表面修饰c-Met抗体能与肝癌细胞Hep G2特异性结合的原理,通过表面羧基化的磁珠、EDC(1 mg/m L)、NHS(1 mg/m L)和c-Met抗体制备了浓度为50μg/m L的免疫磁珠(AntiMNCs)悬浮液。在样本流速为50μL/min条件下,利用外加磁场实现了血细胞合成样本中微量肝癌细胞Hep G2的有效捕获;采用微波加热法以柠檬酸、硫脲为原料制备了用于荧光标记Hep G2的碳量子点,在芯片上实现了血液中肝癌细胞Hep G2的原位荧光可视化观测。对芯片检测区捕获到的Hep G2进行了显微计数分析,对500μL血细胞(107cell/m L)中含10个Hep G2细胞的合成样本,捕获效率达到88.5%±6.7%(n=20)。结果表明,所设计的多模式多功能的微流控芯片具有良好的肿瘤细胞分离和检测功能。

基于水凝胶的细菌传感检测

水凝胶具有含水量高、柔韧性好、黏弹性高、生物相容性高以及独特的刺激响应特性,这使得水凝胶材料在细菌传感检测方面备受关注。基于水凝胶的细菌传感器及传感芯片的研究,对细菌的基础科学研究具有重要意义,更对细菌的快速高效检测、特定环境中的细菌污染防控和疾病传播控制等具有重要应用价值。本文针对近年来水凝胶在细菌传感检测方面的研究工作进行综述。简要介绍了水凝胶的种类,水凝胶与细菌之间相互作用的影响因素。重点综述了基于温敏型水凝胶、p H敏感型水凝胶、酶敏感型水凝胶以及特异性标识物功能化修饰的水凝胶构建的传感器和传感检测方法,并综述了基于水凝胶的新型柔性传感器和微流控传感芯片的研究进展。基于水凝胶的细菌传感器在检测效率、信号采集和稳定性等方面仍需进一步提升和拓展。随着新型水凝胶材料的出现,智能细菌传感器、柔性细菌传感器和集成微流控细菌传感芯片是目前发展的方向,在细菌检测方面显示出良好的发掘潜力和应用前景。