微流控芯片细胞分析

问题描述：微流控芯片在细胞分析中有什么应用？解答：[font=宋体]微流控芯片的类仿生空间微结构的特性，为细胞培养、单细胞捕捉等提供了良好的平台。使得集成化的细胞研究成为可能，包括细胞进样、培养、分选、裂解和分离检测都有可能在一块生物微流控芯片上完成。[/font][font='Times New Roman','serif'][/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。用于制作微流控芯片的加工技术大多继承自半导体工业，其加工过程工序繁多，且依赖价格高昂的先进设备。采用3D打印技术，可以显著简化微流控芯片的加工过程，在打印材料的选择上也非常灵活。http://www.whchip.com/upload/201702/1487123319960727.jpg3D打印基于毛细驱动的微流控芯片 浙江大学贺永及其研究团队提出了一种基于毛细驱动的3D打印微流控芯片（μ3DPADs），其无泵驱动的特点与现有的纸基微流控芯片类似。对于纸基微流控芯片来说，毛细驱动的优点是不需要外界泵驱动，体积小，成本低，非常适合于Point-of-Care（POC）系统等资源紧缺的应用场合。但毛细驱动的缺点是流动场都被动的由毛细力控制，无法实现复杂的流动控制及流场的可编程。通过3D打印可以将2D的纸基微流控芯片扩展到3D尺度。维数的增大带来的优势是我们可通过调控其流道深度来实现流速的可控（流场的可编程）。一系列的实验证实该微流控芯片是目前2D纸基微流控芯片的有效补充，该微流控芯片适合于希望以无驱方式简化流体驱动的同时又希望能实现一些复杂的流动控制。3D打印结合微流控芯片加速药物检测 弗吉尼亚理工大学-维克森林大学生物医学工程学院和科学研究所以及再生医学机构的助理教授Aleksander Skardal博士和Adam R Hall博士通过3D打印结合微流控芯片加速药物检测。具体来说，研究人员建立了一个三维装置，将肝细胞包围在一个可以模仿ECM的生物聚合物中。肝细胞被UV交联水凝胶溶液混合在一起，放入装置内，实施定域光聚合技术，在原位生成组织结构。使用水凝胶是因为它能“特殊模仿自然ECM的特性，”根据研究显示。该结构在装置内可保持7天稳定。研究人员随后用0-500mM的乙醇，与上述结构混合进行毒理学分析。研究人员发现，乙醇的量对细胞活力有系统的影响。此外，对肝功能的分析评估表明，增加乙醇暴露后，人体血清白蛋白和尿素的输出量有显着减少。3D打印“器官芯片”此外，生物3D打印技术在制造复杂3D人体组织结构方面具有潜力。微流控系统可以为3D 组织提供营养、氧气和生长因子，在实验室环境下重现各种疾病的微环境，可广泛应用于药物研发、致病机理研究、细胞发育机制探讨等领域。未来，先进的生物3D打印机不仅可以打印微流控平台，还可以同时在微流控平台中直接打印出定制化的微观人体组织。美国康涅狄格大学等机构的科学家在Towards Single-Step Biofabrication of Organs on a Chip via 3D Printing（通过3D打印技术进行器官生物芯片的一步制造）一文中描述到，传统的微流控芯片制造技术是劳动密集型的产业，不利于实验室进行芯片设计的快速迭代和快速制造。将3D打印技术用于制造微流控生物芯片则可以在几个小时内实现微型流体通道的快速制造，有利于设计的快速迭代，提高了基于微流控研究的跨学科性，并加速创新。

问题描述：哪些检测技术可用于微流控芯片？解答：[font=宋体]常用于微流控芯片检测的技术主要是电分析、光谱分析和光学分析。电分析包括对电化学阻抗、电流、电位等电信号的检测。光谱分析包括荧光检测、拉曼光谱检测、化学发光和生物发光检测。荧光检测需要先对待分析物进行荧光标记。拉曼光谱适用于对细胞及其生物分子的实时监测。化学发光和生物发光仅适用于特定化学发光试剂和细胞的研究。光学分析包括各类显微镜观测、折射率检测、热透镜显微检测等。其它检测方法还有胶体金法、表面等离子激光元共振检测等。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》

新华社华盛顿11月20日电 （记者林小春）美国研究人员20日在美国《科学转化医学》杂志上报告说，他们开发出的一种微芯片可简单、快速地检测人体体液中是否存在癌细胞，这一成果将有助于早期的癌症诊断。 癌变细胞的变形能力要比正常细胞大得多。研究人员利用癌变细胞的这一特征开发出一种有多个小孔的微芯片，从胸水提取的细胞进入这些小孔后会撞上芯片的“墙壁”弹回而发生变形，变形程度会被高速成像设备记录下来，以每秒100个细胞的速度分析,从而判断是否存在癌细胞。 领导研究的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授饶建宇对新华社记者说，他们利用微芯片检测了100多个样本，结果100％地找出了癌变样本。而现有的癌症检查方法通常只能检测出80％到90％。下一步，他们将开展更大规模的临床试验。 饶建宇说，目前的癌症检查往往是间接地判断癌变细胞的一些行为特征，如浸润性和转移能力、对药物的敏感性等，一般要先对细胞进行固定处理再染色，或提取DNA及蛋白成分等进行分析，程序多而复杂，但所得结果往往是片面和间接的。 而微芯片技术则是直接判断癌变细胞的物理及行为特征，无需对细胞处理或染色，因此简单而快速，也更加精确。饶建宇说：“这就好像判断一个人的角斗能力，光看高矮胖瘦或家庭背景等也许有一些帮助但不够，而直接的比赛是最管用的。” 他说：“人们谈癌色变往往是由于癌细胞具有浸润和转移的共性，同时又有千变万化的个性，因此以直接的方法来判断癌细胞的物理及行为特征尤为重要，这使得我们对癌细胞的认识更直接、全面和准确，对癌症的诊断由此上了一个新平台。”

现在做生物传感器的，生物芯片的，微流控芯片的人非常多，有的时候觉得大家对于这些东西的界限似乎不是分得很开，希望自己对于这个领域的小小体会能够给大家帮助！生物传感器：利用生物元件（酶、核酸、细胞、组织等）对特定物质的生物识别功能，通过将这种识别转化成声光电磁信号，对该物质进行分析的器件。个人感觉现在做生物传感器大部分局限在电化学上面，可能是因为电化学的仪器比较容易集成。生物芯片/微流控芯片：似乎现在有的人对于生物芯片与微流控芯片的区别不是很明白，特此将比较一下两者的区别：生物芯片和微阵列芯片的意思应该是一样的，但是生物芯片并不是一个被广大学者认同的名词，主要是一些媒体在报道的时候为了简单和通俗使用了这个词，所以专业上来讲，生物芯片应该叫做微阵列芯片。其发展历史比较悠久，而且现在已经有商品化的产品。微流控芯片是通过微加工的方法制作出微米级别的通道，通过通道的设计将分析的各种基本过程如样品前处理，分离，分析检出集成在一个小小的基片上，她也叫做芯片实验室。这个的发展要晚于微阵列芯片，现在有很多的研究不仅仅局限在分析化学领域。对于微尺度上的流体行为，流体的操作也是物理学研究的热点，是一个交叉了物理、化学、生物、计算机、微加工等领域的学科。国内做的比较好的是浙江大学的方肇伦院士，国外有很多组，以后我会不断增加！

电泳微流控芯片是一种结合了电泳和微流控技术的创新型生物分析工具。该技术整合了微流体学的优势，通过微小尺度的通道、电场和高度灵活的流动控制，实现了对生物分子的高效分离、检测和分析。[align=center][img=图片]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/434f44d0-8ac9-452a-bfa1-fd7840c0c1cc.jpg[/img][/align][b]——技术原理——[/b]电泳原理：在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象。电泳微流控芯片技术可以分为两种主要类型：毛细管电泳和芯片上电泳。毛细管电泳利用单根毛细管作为分离通道，而芯片上电泳则将电泳所需的缓冲液、电极等组件集成到一个微流控芯片上，实现设备的微小化和自动化。这种集成化设计使得电泳微流控芯片具有高通量、高效率、低样品消耗和快速分离等优点。电泳微流控芯片的原理主要基于电场驱动下的带电粒子在微尺度流道中的迁移与分离。具体来说，电泳微流控芯片利用微加工技术在芯片上构建微米级的流道，这些流道用于容纳电泳缓冲液。当在芯片两端施加电场时，缓冲液中的带电粒子（如DNA、蛋白质等）会根据其电荷和电场方向发生迁移。不同带电粒子由于其电荷、质量和形状的差异，在电场中的迁移速度会有所不同，从而实现粒子的分离。[b]——应用领域——[/b]电泳微流控芯片的应用领域非常广泛，涵盖了多个重要的科学和工业领域。以下是其主要的应用领域：1、生物医学：在生物医学领域，电泳微流控芯片技术主要用于DNA片段、多肽、蛋白质等生物分子的分离和分析。它被认为是后基因时代中最有希望攻克蛋白质研究、基因临床诊断等科学难题的分离分析手段之一。此外，电泳微流控芯片技术也被用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url]反应，可以大大简化操作步骤，显著提高检测效率。2、新药物合成与筛选：电泳微流控芯片技术在新药研发过程中发挥着重要作用。它可以用于药物分子的分离和筛选，从而加速新药的研发进程。3、食品和商品检验：电泳微流控芯片技术可以用于食品中添加剂、污染物等的检测和分析，确保食品的安全和合规性。同时，它也可以用于商品的质量控制和检验。4、环境监测：在环境监测领域，电泳微流控芯片技术可用于水、土壤、空气等环境样本中有害物质的检测和分析，为环境保护和污染治理提供科学依据。5、刑事科学：电泳微流控芯片在法医学中具有重要的应用，特别是在DNA分离、检测和分析方面，对于个体身份的鉴定和犯罪现场的物证分析具有重要意义。6、其他科学领域：此外，电泳微流控芯片技术还广泛应用于军事科学、航天科学等其他重要科学领域，为这些领域的研究和发展提供了强大的技术支持。[b]——优势——[/b]1、高分辨率和快速分离：微流控芯片中的通道尺寸小，因此具有较高的分辨率和更快的分离速度。这使得它能够在短时间内准确地分离和识别出各种生物分子，如DNA、蛋白质等。2、低样品和试剂消耗：由于微流控芯片中的流体通道尺寸微小，所需的样品和试剂量大大减少。这既降低了分析成本，也减少了生物样本的浪费，对于珍贵的生物样本尤其重要。3、高通量分析能力：微流控芯片可以并行处理多个样品，实现高通量分析。这大大提高了分析效率，使得在短时间内能够处理更多的样本，适用于大规模的生物分子分析任务。4、易于集成和自动化：电泳微流控芯片可以与其他技术（如质谱联用）实现联合分析，进一步提高分析的准确性和灵敏度。此外，微流控芯片技术易于实现自动化，减少了人为操作的误差，提高了分析的准确性和可靠性。5、微型化和便携性：电泳微流控芯片采用微型化设计，使得整个分析系统更加紧凑和便携。这使得它可以在现场进行实时分析，无需复杂的实验室设备，为现场检测和即时分析提供了便利。[b]保利微芯公司简介[/b]保利微芯科技有限公司隶属中国保利集团公司，由保利置业集团有限公司投资，设计研发微流控生物芯片,公司具备技术先进的微流控生物芯片设计制造能力，已形成创新性的、技术领先的微流控芯片整体解决方案。可以承接国内外芯片设计、应用公司的微流控芯片生产订单，为即时诊断（POCT）、基因测序、环境保护、食品安全和科学研究等应用领域的客户提供有核心竞争力的高性价比芯片产品。[来源：保利微芯][align=right][/align]

方肇伦老师的微流控分析芯片，分享给大家。有兴趣的朋友可以学习。好大一本书···上传不了。需要的联系我

本书为大连化物所林炳承老师最新力作。分上下两篇，上篇以技术为主，分别阐述芯片、芯片上各种单元操作和不同的检测技术；下篇则着重应用，重点介绍微流控芯片实验室在核酸、蛋白质、小分子和细胞等方面已有的工作，并尽可能充分地提供来自一线实验室的成功案例。另有一章绪论，概括微流控芯片研究的基本历程，浓缩作者对这一新兴技术平台的理解、体会和积累。全书从思想、内容到逻辑、文字，都经过反复的讨论、充实、推敲和斟酌，力求引证梳理兼有，综合分析并重，特别值得一提的是，全书以林炳承老师实验室的工作贯穿始终，更具有实际指导价值。 　　本书已由科学出版社出版，仪器信息网有售，需要购买本书或欲了解本书详情的朋友，请访问[url]http://www.instrument.com.cn/book/shtml/20060807/1009090.shtml[/url]　　另外，本网最近开展[url=http://www.instrument.com.cn/service/action.htm]“购书送积分”活动[/url]，请关注！

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上， 自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。报告介绍微流控芯片技术领域国际最新发展，结合报告人多年微流控芯片研发成果，介绍一套完整而独特的芯片制造工艺技术，以及多种不同应用的微芯片。

中国在微流控芯片领域的水平和国外相差不大，而且中国已经有微流控芯片研发生产企业，在网上直接搜索“微流控芯片”便可以找到生产企业和微流控芯片相关资料文章。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技术（Microfluidics）实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等 。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ， CE） 比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （ 生化分析仪，Aglient） ，可提供用于核酸及蛋白质分析的微流控芯片产品。 微流控芯片的特点　　芯片集成的单元部件越来越多，且集成的规模也归来越大，使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以 大量平行处理样品，具有高通量的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。　　廉价，安全，因此，微流控分析系统在微型化。集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。 　我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年，但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势，我国具有世界上最大的微流控芯片市场，用中国的芯片产品占领这一市场是我国科学家责无旁贷的使命。3月26日多名微流控领域的专家也将参加在上海举办的2015（第三届）先进体外诊断技术峰会，共同对微流控的先进技术进行总结和分析，对我国的微流控芯片研究领域进行更多的解读。相信经过不懈的努力，微流控芯片蓬勃的发展在我国很快将会到来。

问题描述：微流控芯片的组成部件有哪些？解答：[font=宋体]微流控芯片主要包括进样系统、控制系统、芯片及分析系统。进样系统常用注射泵、蠕动泵、气动泵、压力驱动泵和电场驱动，各类泵往往还需配备传感器。控制系统主要作用是监测流速，常用的包括流量计、流量平台、其它测量微流体流速的仪器。生物芯片本身一般的材质是石英、玻璃、聚合物（如[/font]PDMS[font=宋体]、[/font]PMMA[font=宋体]）。芯片上设计有流体微通道，通道表面一般会进行特殊处理以满足不同应用需求。根据需求可选用不同分析系统。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》

据新华社华盛顿5月24日电 美国加州大学戴维斯分校的研究人员日前报告说，他们开发出一种可检测潜伏性结核病的微流控芯片，其优点是成本更低且更快速可靠。 目前对潜伏性结核病检测主要基于伽马干扰素，后者是免疫系统细胞制造的一种抗病化学物质。目前市面上常用的检测方法要求将送检者的血液样品交给实验室，而且样品通常只能使用一次。 研究人员将能与伽马干扰素结合的一小段单链DNA片段涂在一片金晶片上，然后将这个晶片植入芯片中，后者含有为血液样本准备的微小通道。如果伽马干扰素存在于血样中，它就会与DNA结合，并触发一个可被医生读取的电信号。因此，如果芯片读出高浓度的伽马干扰素，送检者即可被确诊为潜伏性结核病患者。 研究人员说，已就这一技术申请专利，并希望美国食品和药物管理局能批准这一新的检测技术投入使用。（记者任海军）

长春应化所电分析重点实验室主任 杨秀荣研究员做的，有关于微流控芯片电泳以及电化学和电化学发光检测手段的实现，很不错的！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=25658]微流控芯片上的电化学发光.rar[/url]

技术参数 1．MPI-M型电致化学发光检测仪—多功能化学发光检测仪： * 测量动态范围:大于5个数量级 * 测量精度优于0.05% 2．MPI-A/B型多功能化学发光检测器： * 波长范围：300—650nm * 灵敏度：SP1000A/Lm 3．MPI-M型微流控芯片化学发光检测仪—数控多路高压电源： * 输出路数：4路（BF型） * 输出电压：0—2000V/路 * 输出电流：0—2mA/路 * 高压接出方式：输出、断开、接地 * 输出电流保护控制：0—2mA * 设置程序步：10步 技术文章 此仪器没有任何技术文章 主要特点 应用领域: * 微流控芯片化学发光分析。 仪器介绍 微流控洗片发光检测是近几年发展迅速的一种新型检测方法，它将微流控芯片进样与化学发光检测相结合，可用于微流控芯片化学发光等科学试验。 MPI-M型微流控芯片化学发光检测仪系结合微流控芯片进样与化学发光检测于一体的多测试界面、多分析参数、多控制部件系统集成仪器。它可同时对被测样品实现微流控芯片进样控制与化学发光实时检测，并同步显示化学发光信号、微流控芯片进样状态并对其进行详细分析。

在微流控芯片制作过程中, 封装是一个重要步骤。优良的封装技术可以提高芯片的寿命，可靠性和降低环境对产品性能的影响。在微流控芯片封装工艺中，常见的问题是芯片粘接中的空隙, 引线键合中较低的键合强度, 塑料封装后的界面剥离等等。所有这些问题均与材料的表面特性有关。等离子封合（键合）硅片+PDMS、玻璃+PDMS、PDMS+PDMS热压封合（键合）PMMA+PMMA、PC+PC胶粘封合（键合）玻璃+PMMA、PMMA+PMMA阳极封合（键合）硅片+玻璃、硅片+硅片化学处理封合（键合）PDMS+PMMA、PMMA+PMMA其他非常材质封合（键合）铌酸锂基底和PDMS芯片封合

细胞标本采集操作建议规程 1. 所有样品均应有样品标签（注明样品编号），同时有一张样品登记表，写明样品名称、种类、编号、取样日期、样品处理情况等。2. 一张芯片实验一般要求细胞数在1E+08，建议设计实验和收获细胞时可考虑多收集一些。 3. 贴壁与悬浮细胞培养诱导结束后，去除培养液，保留的细胞用PBS缓冲液洗一下，除去缓冲液，加溶液D*充分溶解细胞，放入液氮运输。样品量以实际得到的total RNA为准。 4. 血液：将白细胞分离出来，加溶液D充分溶解细胞，放入液氮运输。样品量以实际得到的total RNA为准。5. 如果是细胞未经溶液D处理，直接冻入液氮罐（不推荐）。工作人员会对细胞作相关处理，以便为细胞记数。6. 以上提到的均是新鲜细胞，对一些已老化或质量不明的细胞，工作人员有权提出疑义，并要求退回或重新取样 。组织标本采集操作建议规程 取标本所需关键器材和处理要求 铝箔 经DEPC水浸泡过夜，78℃烘干，高压灭菌后烘干 。1.5 ml 微离心管　　15 ml 聚丙烯离心管 市场有售RNAase-Free的相应规格离心管 　　标签纸 　　记号笔 　　样品登记表 由客户指定专人填写 　　液氮罐 应常备液氮罐，并保证液氮的来源 　　取材部位的病理切片 由客户提供1-2张 注：· 以下步骤1 － 5应在冰上进行且不超过15分钟，超过时间会导致样品的RNA降解。 · 对肿瘤组织的取材，要求尽可能准确地判定肿瘤和正常组织，例如对于手术切除的整个或部分前列腺，可能要根据冰冻切片报告的结果来判定要进行研究的取材部位。 1. 离体新鲜组织，切成多个1cm3小块，剔除结缔组织和脂肪组织。胃、肠组织应剪除外膜；肝、肾、脾应剪除门部血管神经，肿瘤组织应将周围的正常组织切除干净（正常组织也应将周围的肿瘤组织切除干净）。 2. 在RNase-Free 0.9％生理盐水中漂洗样品，以去除血渍和污物。3. 用铝箔包裹组织，或用5ml冻存管装载组织(但最好统一采用铝箔)。用记号笔在铝箔或冻存管外表写明样品编号，并贴上标签，迅速投入液氮冷却。4. 填写样品登记表，写明样品名称、种类、编号、取样日期、样品处理情况等 。5. 将液氮冷却的组织放入样品袋（每个样品袋只保存同样的组织），袋口留一根编号绳，绳上粘一张标签纸（标签上注明：样品名称、编号、日期），迅速转入便携式液氮罐。6. 保留1-2张取材部位的病理切片。

定义：单细胞研究，就是针对单个细胞的研究，这是相对于群体细胞的研究。研究意义：细胞是生命活动的基本单位，研究细胞的结构功能及行为，有利于揭示复杂生命体的生命活动规律，探究生理生化现象，获得统计平均结果。然而，现代研究表明，单个细胞内的成分存在巨大差异，平均分析结果不能反映单个细胞内成分的真实情况，会带来误导信息。癌症等疾病总是从个别细胞的变异开始，极少量异常细胞信号会被群体信号所掩盖，不能及时获得有关病变的信息。另外，细胞间的信号传导，应激反应等活动在细胞内迅速发生，传统方法无法做到实时监测。对于数量较少且较为珍贵的细胞样本，如干细胞、元祖细胞及患者样本，传统分析方法需要大量的细胞样本，并不适宜。关于物质在细胞内的空间分布，亚细胞结构如细胞器的分析，传统方法也不能满足。这些都要求我们在一定范围内从单细胞水平研究细胞的生命活动。单细胞分析方法：毛细管电泳、微流控芯片、图像分析、动力学分析及纳米技术等。目前单细胞分析存在的难点：首先无论是针对一个特异性大分子，还是在OMIC水平上进行分子分析，都存在单细胞提取物数量少，难以分析的困难，这甚至可以说是不可能完成的，因此增加灵敏度势在必行。除此之外高通量分析也是一个瓶颈，要想获得单细胞分析确切的分析结果，研究人员必须快速而准确的分析多个细胞，这并不容易。另外单细胞分析也常常需要进行多种方式分析，这不仅是由于细胞存在于一种异质性环境汇总，而且也在同一时间，也需要测量多个参数。

问题描述：微流控芯片可以集成哪些前处理步骤？解答：[font=宋体]微流控芯片可以融合样本处理纯化、反应标记、分离等前处理。[/font]以上内容来自仪器信息网《样品前处理实战宝典》

八、基因芯片的应用（一）基因表达分析基因芯片具有高度的敏感性和特异性，它可以监测细胞中几个至几千个mRNA拷贝的转录情况。与用单探针分析mRNA的点杂交技术不同，基因芯片表达探针阵列应用了大约20对寡核苷酸探针来监测每一个mRNA的转录情况。每对探针中，包含一个与所要监测的mRNA完全吻合和一个不完全吻合的探针，这两个探针的差别在于其中间位置的核苷酸不同。这种成对的探针可以将非特异性杂交和背景讯号减小到最低的水平，由此我们就可以确定那些低强度的mRNA。目前，Affymetrix公司已经生产出HugeneFL、Mu6500（含有小鼠6500个基因）、Ye6100（含有酵母6100个基因）等基因芯片成品。1.分析基因表达时空特征。英国剑桥大学Whitehead研究所的Frank C.P. Holstege等人，应用含有酵母基因组的基因芯片，深入研究了真核细胞基因组的调节周期。应用基因组水平的表达分析，监测那些表达受转录起始机制的关键成分控制的基因，发现RNA聚合酶II、主要的转录因子TFIID和SAGA染色体修饰复合物等均在基因的表达中有自己特定的作用位点。通过本试验，研究人员揭示了：（1）基因特异性的转录因子对表达的调控作用。（2）细胞在缺乏营养的环境中，基因不同位点的协同调节作用的全新机制。（3）信号转导通路的最终作用位点，在最初的几步中就可以确定。以此试验为基础，研究人员进一步绘制出了酵母基因组控制图，并由此分析出了各种调节因子在基因上不同的作用位点和其作用的分子机制。美国Stanford大学的V.R.Iyer等人，对成纤维细胞中与细胞增生和损伤修复有关的基因进行了分析。首先，他们用成纤维细胞中的8600个基因片断制成基因芯片的探针阵列，通过与mRNA反转录形成的cDNA的杂交反应，可以判断出该基因的活性。在试验中，成纤维细胞被置于无营养的环境中，使绝大部分基因的活性关闭，两天后，加入10%的血清，24小时内，分6个不同的时间点，观察基因的活化情况。试验结果表明，在所有被监测的基因中，约有500个基因最为活跃，而使细胞保持不分裂状态的基因活性被抑制。其中，最早被活化的是那些转录调控基因。在活化的基因中，有28个基因共同作用，控制细胞的增殖；8个与免疫反应的激活有关；19个与血管重建有关；另有许多基因，与血管新生密切相关。在肿瘤细胞中，基因的表达与正常的细胞存在着明显的差异。通过基因芯片绘出基因表达的时空图谱，有助于人类认识生命活动过程和特征。2.基因差异表达检测生命活动中基因表达的改变是生物学研究的核心问题。理解人类基因组中10万个不同的基因功能，监测某些组织、细胞不同分化阶段的差异基因表达（differential gene expression ，DGE）十分重要。对差异表达的研究，可以推断基因与基因的相互关系，细胞分化中基因“开启”或“关闭”的机制；揭示基因与疾病的发生、发展、转归的内在联系。目前DGE研究方法主要有表达序列标签（ESTs）测序、差减克隆（subtractive cloning ）、差异显示（differential display）、基因表达系列分析 (serial analysis of gene expression，SAGE)。而cDNA微阵列杂交技术可监测大量mRNA的转录，直接快速地检测出极其微量的mRNA，且易于同时监测成千上万的基因，是研究基因功能的重要手段之一。Rihn BH等利用基因芯片检测胸膜间皮瘤与正常细胞间比较了6500个基因，，发现了300多个差异基因的表达。其中几个典型基因的表达经RT-PCR进行定量后，可作为胸膜间皮瘤诊断的标记物（Markers）。Sgroi报告DNA芯片结合激光捕获显微切割技术（laser capture microdissection）用于乳癌浸润期和转移期及正常细胞的基因表达谱（gene expression profiles）差异研究，结果被定量PCR和免疫组化所证实。差异表达有助于早期发现瘤细胞3万个基因与正常细胞的区别，有助于了解瘤细胞的发生、浸润、转移和药敏。最近，美国毒物化学研究所（CIIT） 和国家环境健康科学研究所（NIEHS）正计划在一张玻片上建立8700个小白鼠cDNA芯片，用于肝癌的研究。我国也已成功研制出能检出41000种基因表达谱的芯片。美国Stanford大学的David Botstein利用cDNA微阵列芯片，对乳腺癌细胞的基因表达进行了分析，发现其基因表达水平明显低于正常细胞。利用基因芯片对表达进行分析，在一次试验中可以获取相当于在60余万次传统的Northern杂交中所获得的关于基因表达的信息。通过这种实验方法，可以建立一种全新的肿瘤分类学方法，即依据每个肿瘤细胞中的基因表达情况对肿瘤细胞进行分类。基因芯片技术在分析基因的表达中具有不可比拟的优势。3.发现新基因　Moch等利用肿瘤微阵列芯片（5184个cDNA片段）发现了肾细胞癌的肿瘤标志物基因，并于正常细胞进行比较。在532份标本中检测到胞浆纤维Vimentin的表达基因，阳性率为51%～61%。追踪观察，有Vimentin表达的患者，预后极差。人类大量ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的资源，数据库中400000个ESTs代表了所有人类基因，成千上万的ESTs微阵列将为人类基因表达研究提供强有力的分析工具。这将大大地加速人类基因组的功能分析。定量检测大量基因表达水平在阐述基因功能、探索疾病原因及机理、发现可能的诊断及治疗靶等方面是很有价值的。如该技术在炎症性疾病类风湿性关节炎（RA）和炎症性肠病（IBD）的基因表达研究中，由RA或IBD组织制备探针，用Cy3和Cy5荧光素标记，然后与靶cDNA微阵列杂交，可检测出炎症疾病诱导的基因如TNF-α、IL或粒细胞集落刺激因子，同时发现一些以前未发现的基因如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子。Schena等人报道了cDNA的微阵列在人类基因表达监测、生物学功能研究和基因发现方面的应用。采用含1,046个已知序列的cDNA微阵列，用高速机器人喷印在玻片上，用双色杂交法定量监测不同基因表达，在一定的实验条件下，不同表达模式的阵列成分通过序列分析鉴定其特征。该方法较以往常用的方法敏感10倍以上，检测限度为1：500,000（wt/wt）总人体mRNA。在培养T细胞热休克反应的测定中，发现17个阵列成分的荧光比较明显改变，其中11个受热休克处理的诱导，6个呈现中度抑制，对相应于17个阵列成分的cDNA测序发现5个表达最高的成分是5种热休克蛋白，17个克隆中发现3个新序列。另外，在佛波酯诱导检测中，发现有6个阵列成分信号增强超过2倍，测序及数据库比较揭示有5个已知的，诱导表达最高的两个是PCA-1酪氨酸磷酸酶和核因子-κB1，有一个是未知的。这4个新基因的表达水平均相对较低，仅呈现2倍的诱导。Northern杂交结果证实了微阵列的结果。进一步检测了人的骨髓、脑、前列腺及心脏组织中热休克和佛波酯调节基因的表达，4种组织中检测出15种热休克和佛波酯调节基因的表达，其表达水平与Jurkat细胞中相应成分的表达水平密切相关如在四种组织中表达水平最高的两个基因β-actin和细胞色素C氧化酶在Jurkat细胞中的表达水平也很高。上述实验提示在缺乏任何序列信息的条件下，微阵列可用于基因发现和基因表达检测。目前，大量人类ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的资源，数据库中400,000个ESTs代表了所有人类基因，成千上万的ESTs微阵列将为人类基因表达研究提供强有力的分析工具。这将大大地加速人类基因组的功能分析。4.大规模DNA测序　人类基因组计划的实施促进了高效的、自动化操作的测序方法的发展。芯片技术中杂交测序（sequencing by hybridization，SBH）技术及邻堆杂交（contiguous stacking hybridization，CSH）技术即是一种新的高效快速测序方法。用含65536个8聚寡核苷酸的微阵列，采用SBH技术，可测定200bp长DNA序列，采用67108864个13聚寡核苷酸的微阵列，可对数千个碱基长的DNA测序。SBH技术的效率随着微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加而提高，但微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加则提高了微阵列的复杂性，降低了杂交准确性。CSH技术弥补了SBH技术存在的弊端，CSH技术的应用增加了微阵列中寡核苷酸的有效长度，加强了序列准确性，可进行较长的DNA测序。计算机模拟论证了8聚寡核苷酸微阵列与5聚寡核苷酸邻堆杂交，相当于13聚寡核苷酸微阵列的作用，可测定数千个核苷酸长的DNA序列。Dubiley等人将合成的10聚寡核苷酸固定于排列在载片表面的0.1×0.1×0.02mm或1×1×0.02mm聚丙酰胺凝胶垫上制备聚寡核苷酸微阵列，先用分离微阵列（fractionation chips）进行单链DNA分离，再用测序微阵列（sequencing chips）分析序列，后者联合采用了10聚寡核苷酸微阵列的酶促磷酸化、DNA杂交及与邻堆的5聚寡核苷酸连接等技术。该方法可用于含重复序列及较长序列的DNA序列测定及不同基因组

一篇讨论集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器的综述文章，很不错，是清华大学罗国安教授小组写的，大家可以看看！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=25688]集成毛细管电泳芯片微流控芯片系统的检测器研究和应用[/url]

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生物芯片技术在药物R&D中的应用(上)( 邓沱，宁志强，周玉祥，程京 )摘自“生物引擎”　　　1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国Pennsylvania大学问世。在随后的50年里，以美国的硅谷为摇篮，计算机技术不断飞速发展，给我们的生活带来了巨大的变革。无独有偶，1991年又是在美国硅谷，Affymax公司开始了生物芯片的研制，他们将芯片光刻技术与光化学合成技术相结合制作了寡核苷酸阵列芯片。近年来，以DNA芯片为代表的生物芯片技术，得到了迅猛发展，已有多种不同功用的生物芯片问世。目前生物芯片技术已应用于分子生物学、疾病的预防、诊断和治疗、新药开发、生物武器的研制、司法鉴定、环境污染监测和食品卫生监督等诸多领域，已成为各国学术界和工业界所瞩目并研究的一个热点。 生物芯片的概念源自于计算机芯片，狭义的生物芯片即微阵列芯片，主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列和小分子化合物微阵列。分析的基本单位是在一定尺寸的基片（如硅片、玻璃、塑料等）表面以点阵方式固定的一系列可寻址的识别分子，点阵中每一个点都可以视为一个传感器的探头。芯片表面固定的分子在一定的条件下与被检测物进行反应，其结果利用化学荧光法、酶标法、同位素法或电化学法显示，再用扫描仪等仪器记录，最后通过专门的计算机软件进行分析。广义的生物芯片是指能对生物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固体薄型器件，其主要种类有微阵列芯片、过滤分离芯片、介电电泳分离芯片、生化反应芯片和毛细管电泳芯片等。 随着二十一世纪的到来，制药公司正面临着一次严峻的市场挑战。这些公司为了保持或增强在市场上的竞争力，不得不寻求发展新的药物开发技术以提高药物发现的速度，缩短新药上市的时间，减少药物开发的成本。近年来生物芯片技术的飞速发展，引起了制药业的极大兴趣，使得生物芯片技术在药物研究与开发领域得到越来越广泛的应用，已逐渐渗入到药物研发过程中的各个步骤。本文将主要讨论生物芯片技术在药物靶点发现与药物作用机制研究、超高通量药物筛选、毒理学研究、药物基因组学研究以及药物分析中的应用。一、 生物芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用 药物靶点发现与药物作用机制研究是生物芯片技术在药物研发中应用最为广泛的一个领域。在药物靶点发现和药物作用机制研究中所使用的生物芯片主要是指DNA芯片。在DNA芯片的表面，以微阵列的方式固定有寡核苷酸或cDNA。使用DNA芯片可以对研究者感兴趣的基因或生物体整个基因组的基因表达进行测定。在当代药物开发过程中发现和选择合适的药物靶点是药物开发的第一步，也是药物筛选及药物定向合成的关键因素之一。人体是一个复杂的网络系统，疾病的发生和发展必然牵涉到网络中的诸多环节。当今严重威胁人类健康的心脑血管疾病、恶性肿瘤、老年性痴呆症和一些代谢紊乱疾病都是多因素作用的结果，往往不能归结于单一因素的变化。应用一些基因寻找策略如DD-PCR等虽然为发现新的功能基因提供了一些线索，但还是有相当的局限性。而DNA芯片可以从疾病及药物2个角度对生物体的多个参量同时进行研究以发掘药物靶点并同时获取大量其他相关信息。因此可以说，在这种情况下，任何一元化的分析方法均不及DNA芯片这种集成化的分析手段更具有优势。 DNA芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用具体表现在以下几个方面。（一） 比较正常不同组织细胞中基因的表达模式 基因的表达模式给它的功能提供了间接的信息。例如只在肾脏中表达的基因就不大可能与精神分裂症有关。一些药物的靶点是在整个身体中分布广泛的蛋白质，这类药物的副作用往往比较大。而选择只在特异组织中才表达的蛋白作为药物筛选的靶点，可以减少药物对整体产生的副作用，因而更引起人们的关注。例如骨质疏松症（osteoporosis）与破骨细胞（osteoclasts）的功能有关，破骨细胞可以破坏并吸收骨质，当骨质的形成与破坏出现不平衡的时候，就会导致骨质疏松症。如果破骨细胞的功能得到抑制，那么就可以控制骨质疏松症的发生和发展。利用已有的人类EST序列和DNA芯片技术，可以容易地得到只在破骨细胞中进行表达的基因如cathepsink基因，它编码半胱氨酸蛋白酶。以cathepsink基因作为靶标，筛选对它有抑制作用的药物，就有可能得到治疗骨质疏松症的药物。但是这种方法也有其局限性，它只能得到mRNA水平的表达谱，另外组织一般由多种细胞组成，而要将这些细胞分离很困难。（二） 研究正常组织与病理组织基因表达差异 正常组织在病变的过程中，往往伴随着基因表达模式的变化。基因表达水平的升高或降低，可能是病变的原因，也可能是病变的结果。若基因表达的变化是病变的原因，则以此基因为靶点的药物就可能逆转病变；若基因表达的变化是病变的结果，则以此基因为靶点的药物就可能减轻病变的症状。DNA芯片技术可以在病理组织与正常组织之间一次比较成千上万个基因的表达变化，找出病理组织中表达异常的基因。Heller等人提取正常及诱发病变的巨噬细胞、软骨细胞系、原代软骨细胞和滑膜细胞的mRNA，用包含细胞因子、趋化因子、DNA结合蛋白及基质降解金属蛋白酶等几大类基因的cDNA芯片进行筛选，发现了数种变化明显的基因。其中除了有已知与类风湿关节炎有关的TNF、IL-1、IL-6、IL-8、G-CSF、RANTES、VCAM的基因外，还有编码基质金属弹性蛋白酶HME、IL-3、ICE、趋化因子Groα等的基因。而以前认为金属弹性蛋白酶只存在于肺泡巨噬细胞和胎盘细胞中。弹性蛋白酶可以破坏胶原纤维及组织基底膜层，它在类风湿关节炎病理组织中的出现，为治疗该病提供了新的药物靶点。 利用DNA芯片来寻找疾病相关基因的策略尤其适用于病因复杂的情况。例如，恶性肿瘤的发生常常是多基因共同作用的结果，DNA芯片技术在肿瘤细胞基因表达模式及肿瘤相关基因发掘中具有重要的作用。Wang等人将一些看家基因、细胞因子及受体基因、细胞分裂相关基因及其他一些癌基因共5766个基因的cDNA探针固定在芯片上，对正常卵巢组织及卵巢癌组织的mRNA进行分析，发现两者之间30%基因表达相差两倍以上，9%相差3倍以上，其中上调较为明显的有CD9、上皮糖蛋白（epithelial glycoprotein）、p27及HE蛋白激酶抑制物等。这些结果不仅进一步证实了以前用其他方法获得的结果，还提供了一些新的信息。再如，Kapp等人用包含950个DNA探针的DNA芯片分析比较霍奇金病细胞系L428及KMH2与EB病毒永生化的B淋巴细胞系LGL-GK的基因表达谱，发现霍奇金病源的细胞系中白细胞介素-13（IL-13）及白细胞介素-5（IL-5）表达异常增高；用IL-13抗体处理霍奇金病源的细胞系可显著抑制其增殖。此发现提示，IL-13可能以自分泌形式促进霍奇金病相关细胞增殖。IL-13及其信号转导途径可能成为霍奇金病治疗及药物筛选的新靶点。（三） 建立模式生物细胞中的基因表达模型 采用模式生物细胞进行试验，条件容易控制，对模式生物基因表达的研究将启发人们发现和确认新的药物作用靶点。目前，已有多种模式生物（如酵母）的基因组计划已经完成。 酿酒酵母（saccharomyces cerevisiae）就是一种可用来进行药物筛选的较为理想的模式生物。它是真核生物而且基因组已全部测序，细胞繁殖快，易于培养，与哺乳动物细胞有许多共同的生化机制。现在已经发现，在酵母细

请教一下玻璃微流控芯片的接口制作问题以及玻璃微流控芯片通道中的气泡怎么排除

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数控CNC设备能够加工高精度的聚合物材质芯片产品（PMMA，PC，ABS，TEFLON等工程塑料）和金属材质（铝、镍和不锈钢等），汶颢芯片数控加工通道宽度最小极限为150μm，深度极限视加工特征定性，最大加工范围为400*400*260cm，配合高精度检测设备，控制产品尺寸精准，表面粗糙度微小，能够满足要求较高的实验需求。以下是数控加工不同微流控芯片材质的选择比较和说明。PMMA与PC1.PC韧性比PMMA高，但切削后成形不如PMMA；2.PMMA芯片流道粗糙度效果更好；2.PMMA硬度比PC高，故表面比PC耐刮伤；3.表面看无区别，查询了透光参数，PMMA胜于PC，PMMA也是透明材质里面最好的！4.PC比PMMA 阻燃性好，耐温效果PC略胜，有高温要求选PC；5.对于有低温要求的客户芯片，建议选用PMMA，抗氧化效果PC也不如PMMA。http://www.whchip.com/upload/201610/1476753403364995.png特氟龙1.密度值高，重；2.有一定的韧性，进行密封连接可能更好；3.铁氟龙和特氟龙是一个东西；4.乳白色。http://www.whchip.com/upload/201610/1476753461368352.pngABS1.有黑色，也有白色，米色，浅象牙色；2.易切削，如果需要选用太薄，易变形，也要考量。能够采用注塑方法加工的工程塑料理化特性材质俗称密度（g/cm3）转折温度Tg（℃）热变形温度（℃）电阻率（Ω/cm）水含量（%）折射率杨氏模量（MPa）热膨胀系数（10-6/K）抗不抗有机试剂耐受性PMMA有机玻璃、树脂玻璃1.1911090101521.492320080酸、中低浓度碱、油、石油乙醇、丙酮、苯、紫外基本不耐PC聚碳酸酯1.19-1.2414812510140.31.58-1.62200-240070乙醇、酸烃类、酮类、氢氧化钾基本不耐PP聚丙烯纤维0.90-10100-11010140.01-0.11.491450100-200酸、碱、乙醇、有机溶剂石油、苯、烃类二甲苯、四烃化萘、萘烷PS聚苯乙烯0.9-1.241007010160.41.592300-410030-210碱、乙醇强酸、乙醚、烃类基本不耐PE（LD/HD）聚乙烯0.91（LD）/0.967（HD）110/14080/1001015-10180.0151.51（LD）200/1000170/200酸、碱、乙醇、油烃类三氯苯、二甲苯、己烷COC环烯烃共聚物1.027817010140.011.53260070酸、碱--COP环烯烃聚合物1.0113814010170.011.525240070---PEEK聚醚醚酮1.314325010160.5-370017多数有机和无机物质浓硝酸、硫酸、紫外-PDMS聚二甲基硅氧烷1.03-1202001.2X10140.11.43-[/td