微芯片电泳系统

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。——技术原理——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。——应用领域——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PCR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。——优势——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。保利微芯公司简介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。

导读2019年，“非洲猪瘟”疫情持续，为全面提升动物疫病防控能力，中国动物卫生与流行病学中心与中国动物疫病预防控制中心于去年8月编制了非洲猪瘟病毒检测操作试行规程。该规程从分子生物学角度出发，针对非洲猪瘟病毒核酸进行检测，主要方式为常规PCR检测和实时荧光PCR检测。多种病毒同时检测是常规PCR方法的特点。 微芯片电泳仪MultiNA是常规PCR检测方法之一，快速自动化的方式检测多重PCR扩增产物，可适用于古典猪瘟病毒、非洲猪瘟病毒、禽流感病毒、冠状病毒等各类RNA、DNA病毒。 下面以古典猪瘟病毒检测方法为例，介绍MultiNA在病毒检测中的应用。 ★古典猪瘟病毒检测方法★基于病原学检测指南的古典猪瘟病毒标准检测流程古典猪瘟病毒(CSFV)是一种单股正链RNA病毒，属于黄病毒科瘟病毒属。CSFV在抗原和结构方面与牛病毒性腹泻病毒(BVDV)和边境病病毒(BDV)非常相似，属于同一属。病原学检测指南中，可以使用RT-PCR方法检测瘟病毒属的扩增片段。这些扩增产物被限制性内切酶切断，进一步通过微芯片电泳仪MultiNA检测，确定是否古典猪瘟病毒(CSFV)。MultiNA应用于野猪来源的古典猪瘟病毒检测古典猪瘟病毒也会感染野猪，是引发古典猪瘟的感染途径之一，通常用病原学检测方法确认野生动物的感染情况。在这里我们介绍，使用MultiNA进行野猪来源的古典猪瘟病毒检测的方法。 注：非洲猪瘟(一种DNA病毒)是一种不同于古典猪瘟的传染病。检测方法为，PCR扩增（扩增产物，231 bp）之后，扩增产物被限制性内切酶切断，并检测出135 bp和96 bp片段。MultiNA的分离能力可以同时满足非洲猪瘟和古典猪瘟。 ★MultiNA特点★MultiNA的3大特点提高实验效率1.是否想要更多时间专注于您的研究和工作？2.是否觉得分析数据和编写报告是件麻烦事？ 3.是否曾经因不明确的结果苦恼过？ ★试剂盒选择★不同的试剂盒的选择即可满足各种应用需求！基因编辑中的应用含有突变位点的区域进行PCR，通过对扩增产物进行变性、退火形成异源双链DNA。MultiNA的高灵敏度、高分辨率可分离检测异源双链DNA，能确认只有链长差异导致很难区分的短突变。NGS中的应用MultiNA带有NGS文库质控所需的弥散（smear）分析软件。

中药材对治疗疾病有很好的效果，然而近年来中药材品种混淆使用问题屡有发生，有的是名称相似易混，有的是外形相似易混，有的则因价格差故意掺混。由于不同品种中药材药效有差异，中药材品种的掺伪势必会对人们的健康造成影响。 2015 版《中国药典》中明确规定了一些方剂中药品种的来源及易混淆的不同品种中药材的分别收录，如金银花和山银花，为了保证用药安全，准确地鉴定中药材的品种非常关键。目前采用感官和化学分析仪器检测中药材品种，对于某些品种难以准确测定。 由于不同的物种具有其特异性的生物遗传信息-基因，使用分子生物学手段PCR方法结合电泳检测手段，通过检测样品的特异性基因信息，可以实现准确鉴定品种的目的。目前，2015 版《中国药典》已收载了乌梢蛇和蕲蛇饮片、川贝母药材的DNA 分子鉴定方法。岛津应用全自动化、且具有高分辨率的微芯片电泳仪 MultiNA，即可自动化地检测不同生物品种 PCR 产物的基因检测技术，结合 PCR 方法，目前已开发了多个易混淆中药材品种的鉴定方法：包括金银花/多种山银花、半夏/水半夏、铁皮石斛/紫苑石斛/紫皮石斛、黄喉拟水龟/乌龟/黄缘闭壳龟、川贝母、蕲蛇和乌梢蛇。 真心期待我们的努力能为您的工作提供便利。关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

中华鳖是高蛋白食品，具有滋补身体增强免疫力的功效，然而直接食用中华鳖，其营养吸收率并不高。相比之下，中华鳖蛋白粉更容易被人体吸收，是具有高附加值的营养食品。然而由于中华鳖原料价格昂贵，不法分子容易对其掺假、造假以牟取非法利益。 分子标记(molecular marker)是一种新的遗传标记方法，它是以 DNA 多态性与性状间的紧密连锁关系为基础的遗传标记。DNA 分子标记是由于缺失、插入、易位、倒位、重排或由于存在长短与排列不一的重复序列等机制而产生的多态性，其本质上是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA 片段，因此，可以实现物种鉴定的目的。这种 DNA 片段是基因组 DNA 经限制性内切酶切割，或作分子杂交后在电泳胶上或检测得到的。由于基因组一般很大，无法进行全面的序列分析，需要针对基因组中个别特征基因片段进行研究，选择合适的分子标记片段是一个关键问题。目前的研究对象以线粒体DNA 的细胞色素 b 基因（Cyt b）和核糖体DNA（rDNA）为主。线粒体 Cyt b 基因具有 相对高的种间差异、较低的种内变异以及相当长的变化序列，因而可通过 Cyt b 鉴别密切相关的物种。分子标记技术为中华鳖蛋白粉鉴定提供了新的检测手段，这就需要从蛋白粉中提取合适的 DNA 用于分子标记。然而中华鳖蛋白粉加工工艺精细，所提得的 DNA 结构是否被破坏，最终能否用于 PCR 扩增，即 DNA 分子标记鉴定是否适用中华鳖蛋白粉，是一个需要探讨的课题。为此本文利用改动的试剂盒方法对市售中华鳖蛋白粉进行 DNA 提取，并用通用线粒体细胞色素 b 基因（Cyt b）引物进行 PCR 扩增，微芯片电泳 MultiNA 检测扩增产物。结果表明蛋白粉中可以提取到线粒体细胞色素 b 基因（Cyt b），与从中华鳖肌肉样品中得到的阳性对照样品结果相似，即约 450 bp 的产物。本方法为分子标记技术应用于高附加值产品的鉴定提供了技术基础。微芯片电泳MultiNA了解详情，敬请点击《微芯片电泳MultiNA检测中华鳖蛋白粉中提取的DNA扩增产物》关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

食品不同于一般商品，它是人类健康生存最基本的物质条件，我们每个人每天都离不开食品。民以食为天，食以安为先，食品安全，关乎着每一个人的健康和安全。能否保障食品安全，让人吃得健康、吃得安全，是非常重要的事情。近些年，各种食品安全违法信息不绝于耳，媒体上每曝光一个食品安全问题，都会引起轩然大波。最近，以不同品种的原料来进行食品掺伪掺杂、欺瞒的问题屡被揭露，如不同品种的掺假肉、奶粉掺伪、三高人群理想主食莜面中掺混玉米粉等。因此，监控食品品种的掺假，对于维护食品安全至关重要。中药对于治疗疾病有很好的效果，近年来中药材品种混淆使用问题屡有发生，有的是名称相似易混，有的是外形相似易混，有的则因价格差故意掺混。由于不同品种中药材药效有差异，中药材品种的掺伪势必会对人们的健康造成影响。另外，2015版《中国药典》中明确规定了一些方剂中药物品种的来源，及易混淆的不同品种中药材的分别收录，如金银花和山银花。为了保证用药安全，准确地鉴定易混中药材的品种非常关键。“工欲善其事，必先利其器”，食品和中药材品种检测之“器”在于准确、快速和方便使用的技术和方法。对于食品和中药材品种的检测，大多采用感官识别和化学分析仪器测定，如光谱法，高效液相色谱法，质谱法等，对于某些伪产品可以实现准确的鉴别，但是也存在很多问题。由于不同的物种具有其特异性的生物遗传信息-基因，使用分子生物学手段PCR 方法结合电泳检测手段，通过检测样品的特异性基因信息，可以实现准确鉴定品种的目的。岛津的全自动微芯片电泳仪MultiNA，即可自动化地检测不同生物品种PCR产物的基因检测技术，结合PCR方法，已经完成了在食品安全方面多个品种的鉴定，参见之前推出的《微芯片电泳MultiNA和PCR法在食品安全领域的应用》。在这里，我们继续深入开发在食品和中药品种方面的鉴定方法，推出了《微芯片电泳MultiNA结合PCR法在食品和中药材品种鉴定方面的应用（第二版）》：食品方面包括肉类品种定性和定量检测、奶粉、莜面、多种食品过敏原、中华鳖蛋白粉、转基因鉴定；中药材方面包括金银花和多种山银花、半夏及其伪品水半夏的鉴别。真心期待我们的努力能为您的工作提供便利。 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

作为液体活检的重要标志物之一,循环肿瘤细胞(CTCs)在外周血中的含量可以用来辅助判断患者的癌症病发状况。除此以外,CTCs对于肿瘤细胞转移行为等基础研究也具有非常重要的意义。然而人体血液中的CTCs含量极其稀少,通常仅有0~10个/mL,与之相对,红细胞、白细胞和血小板的含量则分别达到5×109 个/mL、4×106 个/mL和3×108 个/mL,而且肿瘤细胞在转移过程中可以通过上皮-间质转化(EMT)和间质-上皮转化(MET)来不断地改变自身的特征。正是由于其稀缺性和异质性,以及血液中复杂基质的干扰,CTCs的精准检测成为巨大的难题。 由于常规的光学分析手段在检出限和灵敏度上均难以达到直接检测的要求,因此通常在进行外周血中CTCs的检测之前,要通过一些样品前处理方法来实现其分离和富集。常采用的样品前处理方法可以分为物理法和化学法,物理法主要根据细胞在物理特征上的差异来进行分离,例如膜过滤分离和密度梯度离心,就是分别依据细胞的大小和密度来完成筛选。化学法则主要依靠生物大分子的特异性识别作用,例如抗原抗体相互作用,核酸适配体与靶标的选择性结合。　　上述样品前处理方法虽然能够在不同程度上实现CTCs的分离富集,但也存在着一定的缺陷。由于这些方法都是非连续性的,在吸附、洗脱和转移的过程中难免会造成细胞的丢失,加之CTCs本身的稀缺性,很容易导致假阴性结果的产生。利用微流控芯片功能集成的特点则可以很好地解决这一问题,CTCs的捕获、释放、计数及检测等操作均可在芯片上完成,连续的自动化处理可以有效减少人为误差的干扰。此外,微流控芯片所需要的进样量非常小,可以大大减少珍贵样品和试剂的消耗,降低检测成本。并且在微尺度下表面力的作用会明显放大,可以有效提高物质混合和反应的效率,实现快速高效的分离分析。因此,近年来多项研究尝试利用微流控芯片平台开展CTCs分离检测工作,取得了良好的效果。本文对微流控芯片技术用于CTCs分离检测的相关研究进展进行了综述,将采用的分离方法主要分为物理筛选和生物亲和两大类,同时囊括正向富集和反向富集两种策略。此外,对于近期发展的芯片原位检测CTCs新方法也进行了介绍。　　1、CTCs分离芯片研究进展　　作为商品化较为成功的CTCs分离检测系统,强生公司的CellSearch产品采用的是基于上皮细胞黏附分子(EpCAM)抗体特异性识别肿瘤细胞的方法,类似的方法在CTCs分离芯片中也被广泛使用,可以视作利用生物亲和作用进行CTCs分离富集的代表。　　另一方面,依据细胞在物理性质方面的差异,无须生物标志物的条件下即可实现CTCs的筛选,其中有无外力介入的被动分离方法,例如利用微尺度下流体力学中的惯性效应和黏弹性效应来进行筛分。　　也有外加物理场的主动分离方法,诸如介电泳、表面声波和光镊技术等。除了直接对CTCs进行特异性识别实现正向富集外,也可以通过选择性结合诸如白细胞等干扰,再将其排除,从而达到反向富集的效果。　　2、、芯片原位CTCs检测　　对于CTCs的检测,通常采取先进行细胞染色,再用荧光显微镜观察的方法,但该方法在灵敏度上有待提高,且重现性较差,需要手动操作和人工计数。　　此外,以荧光光谱为代表,一些常见的光谱检测手段也被广泛应用在芯片上CTCs的检测中。　　除了光学分析方法外,研究人员通过使用传感元件实现了CTCs芯片检测结果的数字化直读或可视化分析。　　3、总结与展望　　本文对CTCs分离微流控芯片的技术原理、分离策略和研究进展进行了综述。其技术原理主要分为物理筛选和生物亲和两大类,分离策略分为正向富集和反向富集两个方向。同时,介绍了CTCs芯片原位检测的主要技术方法和优化策略。随着微流控芯片技术的快速发展,其微尺度流体操控、微结构加工和集成传感检测能力得到极大提升,进一步推动了CTCs分离微流控芯片技术的发展。多项研究显示,以微流控芯片为平台来分离检测外周血中的CTCs,可以充分发挥芯片本身微量、高效、易于自动化和集成化的优势,最终实现对临床血液中CTCs的快速精准分析,在肿瘤早期诊断、复发与转移监测以及抗肿瘤药物评价等多个领域具有重要的应用空间。　　现阶段,CTCs芯片在筛选精度和筛选效率方面仍存在较大的提升空间。针对这一挑战,由于精准与高效二者难以兼得,未来的芯片设计应该更专注于单个目标的实现。一方面,针对基础研究,应当注重于提高CTCs筛选的细胞纯度及细胞活性。可以先利用惯性效应对血液进行粗分离,筛分出尺寸较大的白细胞和CTCs。再采用液滴分选的方法,通过免疫磁性分离实现CTCs的精确筛选。液滴分选技术能够达到单细胞分析的精度,利用液滴分选进行肿瘤细胞筛选也已有文献报道。另一方面,针对临床检测领域,研究重点则在于实现临床样本的高通量分析。可以采用电分析方法,依据不同种类细胞的比膜电容和细胞质电导率差异来设置恰当的阈值,对流经检测窗口的CTCs实现快速分析。此外,微流控芯片技术属于多学科交叉领域,CTCs芯片的发展同时也受益于微机电系统(MEMS)、材料学、流体力学和生物医学等研究领域的技术突破。随着相关领域研究技术的发展,CTCs芯片未来有望成为肿瘤基础研究和癌症早期临床诊断的重要平台。

微流控芯片分析是当前的科技前沿领域之一，其目标是通过对芯片微通道网络内微流体的操纵和控制，完成化学实验室中取样、预处理、反应、分离和检测等分析功能，实现分析装备的微型化、集成化和自动化，最终实现芯片化，即所谓“芯片实验室”(Lab-on-a-chip)。微流控芯片已被列入21世纪最为重要的前沿技术的行列。　　浙江大学微分析系统研究所是国内建立较早的专门从事微流控芯片相关技术研究的科研机构，建所十年来取得了许多研究成果。2010年8月21日，在第三届全国生命分析化学学术报告与研讨会上，仪器信息网编辑(以下简称“Instrument”)就该研究所的情况与微流控芯片的研究现状、技术发展、产业化等问题采访了浙江大学微分析系统研究所所长方群教授。浙江大学微分析系统研究所所长 方群教授　　Instrument：方教授，您好!首先请您介绍下浙江大学微分析系统研究所的相关情况，以及贵所建立以来在微流控技术方面取得了哪些成绩?　　方群教授：浙江大学微分析系统研究所是我国已故的著名分析化学家方肇伦院士于2000年1月创建，其目标是借助浙江大学学科比较齐全、综合交叉优势明显的特点，发展具有中国特色的微流控芯片分析技术与系统。目前，研究所有教师11名，研究生40余名。　　研究所的研究主要围绕微流控芯片展开，研究方向涉及：微纳流控芯片加工和表面处理技术、工艺 微流体操控技术、方法和理论；微流控芯片取样、试样引入和前处理、反应技术；微流控芯片光谱、电化学、质谱检测技术研究；基于微流控原理的液滴分析、毛细管电泳、流动注射分析、生物传感器分析系统研究，以及纳米技术和仿生技术在微流控系统中的应用；基于微流控技术的微型化分析仪器研制；微流控系统在生物分析、单细胞分析、蛋白质组研究、临床检验、高通量筛选中的应用。　　目前，研究所在微流控芯片简易加工技术、微流控试样引入技术、微流控单细胞分析的集成化、微流控荧光和光度检测系统的微型化等方面，取得了具有国际先进水平的研究成果。十年间，研究所发表了140余篇高水平的SCI论文，共承担和参与省部级以上项目50余项，申请国家发明专利40余项，其中20余项已获授权。2003年科学出版社出版了由方肇伦院士主编，研究所全体老师参加撰写的国内第一部有关微流控芯片的专著“微流控分析芯片”。研究所还研制了多种具有自主知识产权的微流控分析仪器装置或样机，为相关仪器的产业化创造了有利基础。　　Instrument：您是973项目“微流控学在化学和生物医学中的应用基础研究”中“高速及多通道阵列微流控分离检测新方法的研究”课题的负责人，请谈谈该课题的进展情况，以及到目前为止取得了哪些成果?遇到了哪些困难?　　方群教授：由复旦大学杨芃原教授任首席科学家，由全国11家单位参加的973项目“微流控学在化学和生物医学中的应用基础研究”分为6个课题，我所负责的是其中第三课题，参与单位有浙江大学、中科院大连化学物理研究所、东北大学和中科院长春应用化学研究所，主要进行高速及多通道阵列微流控分离检测新方法的研究。目前，该课题研究进展顺利，已取得一些出色的研究成果，预计能够完成既定目标。　　我的研究组主要进行了微流控系统的试样引入技术研究，将微流控芯片与缺口管阵列结合，进样通量最快可以达到6000个样品/小时，这是目前文献报道中单通道通量最高的芯片进样方法。同时，我们通过将自发进样技术与基于短毛细管和缺口管阵列的毛细管电泳(CE)系统相结合，建立了一种微流控平移自发进样方法，将进样量减少至低于100pL的水平，并进一步将该方法应用于高速毛细管电泳(HSCE)分析，建立了一种通用型的HSCE系统。该系统应用于氨基酸试样的电泳分离，其分离速度和效率等性能已经达到甚至优于芯片HSCE系统。在此基础上，研究组还将皮升级平移自发进样方法及其HSCE系统成功地应用于基于胶束电动色谱模式的氨基酸手性分离和基于凝胶电泳模式的DNA片段和蛋白质分离中。　　近期，我们研究组还研制了一种用于纳升级试样测定的全集成微型化手持式光度计。该光度计所有部件包括双波长紫外发光二极管(LED)光源、光电二极管检测器、长光程液芯波导检测池、微量试样驱动装置、控制电路、液晶显示器和电池均集成于12cm×4.5cm×2.1cm 的仪器内。该仪器成功应用于微量DNA 试样的纯度和含量测定，以350nL的试样消耗获得了约15mm的有效光程。对比商品化的微消耗光度计，手持式光度计以其1/3的试样消耗量获得了其15倍的检测光程，且价格低廉，在现场分析和即时检验等领域具有很好的应用前景。此外，我们还将该光度计与缺口管阵列结合，成功用于血清中总胆固醇含量的快速自动分析。浙江大学微分析系统研究所方群教授研究组研制的手持式光度计　　在研究中，我们确实遇到了一些困难。首先，寻找能产生原创性成果的研究方法和思路是一个难点。其次，微流控芯片的研究是多学科综合性交叉的研究，需要生物、医学、光学、机械、电子等其他研究领域人员的参与，但我们现在缺乏这方面的人才。再有，微流控芯片的研究成果产业化困难。实验室的研究出来的装置距离市场上出售的产品有相当大的距离，这里面还涉及到与企业之间的合作等诸多问题，所以比较困难。　　Instrument：下一步微分析系统研究所的工作将主要集中在哪些方面?　　方群教授：研究所成立之初，当时的浙江大学校长潘云鹤院士对我们的期望是“顶天立地”。“顶天”即要做好原创性的基础研究，“立地”就是要把研究成果实现产业化，做成商品化仪器，应用于各种实际应用领域。微流控芯片的研究已有近二十年的历史，目前，在某种意义上，其研究已处于一个“十字路口”的阶段了。所以根据建所之初的规划，以及微流控芯片技术当前的发展状况，我们研究所明确了下一个“十年”的工作方向：　　(1)坚持进行原创性的研究。　　研究所建立之时，方肇伦院士就一直强调要做有创新性的研究工作和要有“小米加步枪”的创业精神。近些年来，我们更是把工作的原创性和系统性放在首位。我们试图走通这样一条道路，即从新现象的发现，到新方法的提出，新系统的建立，一直到新仪器的产业化和实际应用的道路。微流控芯片因其结构微型化，因而具有许多宏观系统不具有的特点。这些特点使其在研究中能够产生一些新现象，基于这些新现象建立的新方法新技术则具有较强的原创性，而基于此研制出的仪器装置和系统是全新的，研究者可以拥有自主知识产权，然后可以将其产业化。所以，原创研究是后续应用和产业化的基础工作，一定要做好。　　(2)研究所将在微流控芯片的应用和产业化方面投入更多精力。　　让微流控芯片产业化，是我们研究所的更高目标。在原创研究的基础上，我们试图将现有的微流控技术研究成果进行整合，构建出完整的仪器，然后将这些仪器推广到多个应用领域，尤其是化学、生物医学、药学、临床检验和现场分析等一些重要领域，希望能够产生重要的影响，对微流控芯片的产业化产生一些推动作用。这方面的工作难度很大，我们将尽力而为。　　Instrument：您前面所说的“微流控芯片技术的研究已处于‘十字路口’阶段”，其具体涵义是什么?能否为我们解释下?　　方群教授：这里我是用“十字路口”这四个字来形容当前微流控芯片技术的研究现状。以在分析化学中的情况为例，微流控芯片出现之初，研究者众多，大家在分析化学的各个领域都进行了普遍地尝试。然而，十多年已过去，微流控芯片分析领域内相对容易研究的领域已基本了解清楚，而剩下的领域和任务都是“硬骨头”。这些“硬骨头”研究难度大、耗费时间长、不易出成果且成果产业化难度大，这需要研究者具有极大的毅力、耐力以及坚持的信心。　　在这样的情形下，研究者们面临着多种选择，也即处在“十字路口”。坚持还是放弃，这是不容易决定的。而我们研究所不会轻易改变研究方向，一定会坚持啃“硬骨头”。　　Instrument：能否谈谈当前我国微流控芯片研究的情况以及在国际上所处的地位?该领域当前的研究热点与难点是什么?未来发展趋势如何?　　方群教授：我国科学家们对微流控芯片的研究大部分从2000年以后开始。2001年，国家自然科学基金委启动了题目为“微流控生化分析系统的基础研究”的重大研究项目，这个项目对我国微流控芯片技术的发展起到很大的推动和促进作用。到2006年，相关的研究几乎是“遍地开花”。到目前为止，我国学者发表的以“微流控(microfluidic)”为主题词的SCI论文数目仅次于美国，位居世界第二。可以说，我国的微流控技术的研究水平在国际上处于较先进的地位，在部分研究领域已具有一定的国际领先优势。　　从已发表的论文来看，目前微流控芯片研究的热点主要集中在以下几个方面：(1)纳流控或微-纳流控；(2)微流控芯片在细胞生物学中的应用；(3)液滴微流控系统。　　我个人认为，未来的五到十年，微流控芯片研究可能会有以下几个发展趋势：　　(1)微流控芯片研究将向极限发展：从微米到纳米，从多细胞到单细胞，从大量分子到单分子，从单一通道到多通道阵列，分析通量越来越高；　　(2)微流控技术不断向其它相关学科渗透，相互间的结合将更为紧密；　　(3)微流控液滴分析将得到很好的发展，尤其在分析化学和高通量筛选领域；　　(4)微流控芯片的应用领域将继续拓展，将有可能成为科学研究的工具；　　(5)微流控芯片将实现产业化，相关仪器将得到推广。　　Instrument：微流控芯片目前的应用领域是哪些?将来可能向哪些领域拓展?目前科学家们是否已经找到微流控芯片的“Killer Application(关键性应用)”?　　方群教授：目前，微流控芯片的应用领域非常广阔，已超出了其创始人原先预料的那些领域。微流控芯片出现后，其应用领域很快从分析化学扩展到医学、药学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、合成生物学、环境分析、化工、材料科学，甚至物理光学、计算机学等领域，而且目前还在持续拓展中。　　就目前的情况看，国际上对具体什么是微流控芯片的“Killer Application”，还未形成一致的看法。甚至有科学家认为微流控芯片可能没有“Killer Application”，而是有很多“Application”。通常我们认为微流控芯片分析系统比较适用于药物筛选、疾病诊断，这主要是针对微流控芯片的快速、高通量和低消耗的特点来说的。因为在这两个领域，所要筛选的样品的数量非常之大，并且要求筛查速度快、样品和试剂的消耗量低，而这正好是微流控芯片系统的特点，所以其在这方面将会大有可为。此外，微流控芯片系统微型化、集成化和自动化的特点使得它很适合应用于现场和个体分析。我个人认为：微流控芯片的“Killer Application”最有可能出现在POCT(即时检验，Point-of-Care Testing)领域。　　Instrument：至今为止，国内外仪器厂商只有少数几家公司推出过微流控芯片的仪器，微流控芯片的产业化进程发展比较缓慢。您认为当前微流控芯片产业化的困难在哪里?以及应当如何推进其产业化?　　方群教授：目前，微流控芯片的产业化确实进行得较为缓慢，相关仪器的销售也不尽如人意。追溯微流控芯片产业化的历程，或许我们可以从中得到一些启示。　　微流控芯片出现之初，大家都非常看好它，很多的风险投资蜂拥而至，所以在这个领域，一下子建立了许多的公司，并有相关产品推出。但随后不久，投资企业发现这个领域不能立竿见影，所以就转向了，这就形成了微流控芯片这个领域产业化的低谷。究其原因，我想可能是：最开始大家都看到了这个领域的广阔前景和光明前途，但却低估了该领域研究的难度和技术的复杂性。但是，伴随着产业化的低谷，微流控芯片的基础研究却蓬勃发展起来，进行得如火如荼，这就说明当初人们对这个领域的认识还不够透彻，研究还不够深入，这直接影响了其产业化的进程。　　而先前推出的产品在市场定位上并不明确，这些产品虽有一定的应用领域，但其介于通用与专用之间，难以打开广阔的市场。微流控芯片产业化的困难就在于其相关技术还不是很成熟，科学家们也还没有找到一致公认的“Killer Application”。而促进其产业化，就是要加强相关研究，在技术和应用上寻求突破。目前，微流控芯片历经十几年的基础研究积累，已经到了一个可以出一些重要的产业化成果的阶段。最近，已经出现了一些好苗头，一些公司又推出一些新的产品，利用微流控芯片完成样品的前处理，然后与其他仪器联用。这些仪器可以手提，可以做现场检测，将会有广阔的应用前景。　　这说明微流控技术的产业化虽然还有较长的路要走，但已曙光初现。我们希望有远见和有实力的企业能够加入到这一进程中，与科学家们一起合作努力，以早日实现微流控技术的全面产业化和广泛的普及应用。　　后记　　在近两个小时的采访之中，方群教授一直强调：“微流控芯片的研究目前主要是基础研究为主，微流控技术的产业化需要较长时间来解决一些基本问题。”也许正是因为如此，微流控芯片的产业化之路才走得如此艰难。但即便如此，方群教授以及他所在的浙江大学微分析系统研究所一直“顶天立地”，从未放弃过在微流控芯片科研与产业化方面的努力，他们这种坚持不懈、勇攀高峰的精神让人着实敬佩。　　采访编辑：杨丹丹　　附录1：方群教授简历　　方群，浙江大学化学系教授，浙江大学微分析系统研究所所长。辽宁大学分析化学学士(1985年-1989年)，沈阳药科大学药物分析学硕士(1989年-1992年)和博士(1994年-1998年)。目前主要从事微流控分析的研究工作，研究方向包括微流控高通量试样引入和前处理技术、微流控液滴分析和毛细管电泳分析、微流控光谱和质谱检测技术、微型化分析仪器研制，以及微流控系统在生化分析、临床检验、药物筛选、蛋白质组和单细胞分析中的应用。发表研究论文60余篇，参加出版专著2部，申请国家发明专利18项，其中9项获得授权。主持国家和省部级科研项目10项，2006年获得教育部新世纪优秀人才支持计划资助，2008年获国家自然科学基金委杰出青年基金资助。目前担任中国化学会有机分析专业委员会委员。担任“Analytica Chimica Acta”、“Analytical and Bioanalytical Chemistry”、“色谱”、“分析化学”、“分析科学学报”和“化学传感器”的编委。　　附录2：浙江大学微分析系统研究所介绍　　浙江大学微分析系统研究所由我国著名分析化学家方肇伦院士创建于2000年初，目标是发展具有中国特色的微流控芯片(Microfluidic chip)分析技术和系统。微流控芯片分析是当前的科技前沿领域之一，其目标是通过对芯片微通道网络内微流体的操纵和控制，完成化学实验室中取样、预处理、反应、分离和检测等分析功能，实现分析装备的微型化、集成化和自动化，最终实现芯片化-即所谓“芯片实验室”(Lab-on-a-chip)，使分析效率成百倍、千倍地提高。　　研究所现有教授5名，副教授5名，实验技术人员1名，博士和硕士研究生40余名。研究所每年在化学一级学科和分析化学二级学科招收博士和硕士研究生10余名，并接受博士后人员和访问学者，同时欢迎生物、医学、药学、生物医学工程、光学、电子学、流体力学等相关专业的同学报考研究生。　　研究所研究方向涉及微纳流控芯片加工和表面处理技术、工艺，微流体操控技术、方法和理论，微流控芯片取样、试样引入和前处理、反应技术，微流控芯片光谱、电化学、质谱检测技术研究，基于微流控原理的液滴分析、毛细管电泳、流动注射分析、生物传感器分析系统研究，以及纳米技术和仿生技术在微流控系统中的应用，基于微流控技术的微型化分析仪器研制，微流控系统在生物分析、单细胞分析、蛋白质组研究、临床检验、高通量筛选中的应用。同时，在此基础上积极寻求微流控分析仪器的产业化之路。　　研究所成立近十年来，在全所师生的共同努力下，取得了可喜的成绩，探索出了一条有中国特色的发展微流控芯片分析的有效途径。在该领域的研究取得一系列重要突破，部分成果，包括：微流控玻璃芯片的简易加工技术、微流控芯片高通量试样引入技术、微流控单细胞分析的集成化、微流控吸收光度和激光诱导荧光检测系统的微型化等在相关学术领域已具备一定国际领先优势。研究所成立以来，共承担和参加省部级以上项目50余项，其中主持国家自然科学基金重大项目1项，国家杰出青年基金1项，国家自然科学基金面上项目11项，主持国家科技部863项目课题1项，973项目课题1项，主持省部级科研项目10余项。发表SCI论文140余篇。申请国家发明专利40余项，其中21项已获授权。2003年科学出版社出版了由方肇伦院士主编，研究所全体老师参加撰写的国内第一部有关微流控芯片的专著“微流控分析芯片”。此外，研究所还研制了多种具有自主知识产权的微流控分析仪器装置或样机，为相关仪器的产业化提供了有利基础。

Micrux专注于微流控（microfluidic）方向的仪器研发和制造，将实验室多项步骤（样品前处理、混合、萃取、分离、检测），集成于一台便携式的商业化仪器，产生了真正&ldquo 芯片实验室&rdquo （Lab-On-a-Chip）。 Micrux采用选择性强的、体积小的安培（电流）检测器，适用于检测电活性物质，如醇、酚类、氨基酸、糖、多肽、生物碱等。安培检测比电导检测、紫外检测的灵敏度更高，选择性也更好，尤其对于那些不适于直接光学检测的物质（如脂肪族化合物）具有良好的使用价值。 仪器特点： - 检测体系简单、高效 - 仪器小型化、便于携带 - 样品需要量小、通常少于50微升，大大降低了成本 - 检测灵敏度高，可以检测超低浓度的样品。 适用于： 环境化工： 苯基类化合物（硝基苯酚、硝基苯胺异构体）、酚类化合物等 药物分析：有效成分分析、定性、定量和纯度分析 食品农业：激动剂，如肉制品中盐酸克伦特罗、硫酸特布他林、盐酸莱克多巴胺等 Micrux公司拥有仪器研发设计和新技术的应用开发能力，Micrux便携式自动微流控电泳系统是分析、质检和研发人员的好帮手，相关资料可以在雷迪美特中国有限公司的资料中心下载。请电：400-628-2898 或 Email:analysis@126.com

导读尽管各国卫生系统发展迅速，但由病原菌引起的传染病仍然是人类健康的主要威胁之一。据报道，全世界每年有220多万人死于水传播大肠杆菌病原体。尽管大多数大肠菌群是无害的，但某些大肠杆菌的存在可能会导致甚至威胁到人类健康，例如，大肠杆菌O157:H7和其他产志贺毒素的大肠杆菌菌株（非O157 STEC）是食源性疾病的常见因素，可能对健康造成严重后果，尤其是对幼儿。因此，检测大肠杆菌对于生物医学应用以及食品、水和空气质量监测非常重要。大连理工大学环境科学与技术学院，工业生态学与环境工程教育部重点实验室的科学家，开发出基于naica全自动微滴芯片数字PCR系统的单细菌检测方法，该方法可以在1.5小时内以单细胞灵敏度选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌 。该方法发表在《Analytical Methods》，题为“Single bacteria detection by droplet DNAzyme-coupled rolling circle amplification”。应用亮点：▶ dDRCA系统，能够快速、选择性地检测具有单细胞敏感性的大肠杆菌 ，dDRCA系统的检测灵敏度比之前报道的PAD高1000倍。▶ 证明了dDRCA系统在尿路感染诊断中的潜在临床适用性，dDRCA能够在不到1.5小时内，从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者，而传统的基于培养的方法需要数小时。文中采用naica️全自动微滴芯片数字PCR系统液滴微流控技术，快速精准的检测到复杂样本和高背景样本中的致病大肠杆菌。通常扩增需要约4小时进行定量大肠杆菌检测。在这项研究中，我们描述了DNA酶偶联滚圈扩增（RCA），这是一种高效的等温酶DNA复制过程，可在naica️全自动微滴芯片数字PCR系统上进行，以建立液滴DNA酶偶联RCA（表示为dDRCA）系统。我们进一步证明，该系统能够在1.5小时内以单细胞敏感性选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌。▲图2（a）通过琼脂糖凝胶电泳分析RCA产物（RP）。（b） 反应混合物在指示反应条件下的荧光响应：+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (blue line) RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (green line) RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (red line) + RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (pink line)。（c） Naica Prism3阅读器图像（左）、CLSM图像（中）和荧光显微镜图像（右）为微晶芯片液滴的大小。比例尺：1.4 mm（左）和100 mm（中、右）。指示反应条件下dDRCA系统的荧光图像和荧光滴数：（d）+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli （e）-RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (f) -RFD-EC1/+ RDS/ E. coli (g) + RFD-EC1/+ RDS/ E. coli.使用Naica Prism3阅读器对生成的荧光液滴进行成像和分析。dDRCA系统能够在75分钟内选择性计数具有单细胞敏感性的大肠杆菌，包括20分钟的细胞裂解时间、12分钟的液滴生成时间和43分钟的液滴反应时间。通过比较其他三种常见细菌，包括枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、酸性乳片球菌（P.acidilactici）和唐菖蒲伯克霍尔德菌（B.gladioli）存在时的信号反应，也检查了dDRCA检测大肠杆菌的选择性。当用缓冲液或尿液中的这些意外靶点测试每个dDRCA系统时，未观察到明显的荧光液滴（图4c和S4†）。▲图4（a）不同大肠杆菌浓度（每毫升细胞数）下dDRCA反应的荧光图像。比例尺：1.4 mm。（b） 不同浓度下计数的液滴数与大肠杆菌之间的关系。提供了计数的液滴数量，插图显示了1–104大肠杆菌范围内的线性反应。误差条代表三个独立实验的标准偏差。（c） dDRCA的特异性。最终证明了dDRCA系统在尿路感染（UTI）诊断中的潜在临床适用性。分析了20份患者和健康献血者的临床尿样。整个操作程序包括：（1）细胞收集和裂解（25分钟）；（2） 液滴生成（12分钟）；（3） 液滴反应（43分钟）。如图5c所示，五个尿样，即ID 6、8、9、12和14，比其他尿样产生大量荧光液滴（3000）。使用传统的大肠杆菌培养方法进一步确认了这些有无大肠杆菌感染的样本（图5d）。因此，对UTI的诊断有很大的希望。▲图5（a）检测尿液样本中的大肠杆菌。（b） 显示尿液样本中计数数与大肠杆菌细胞在1-104范围内的线性相关性的曲线图。（c） 20份临床尿液样本中阳性液滴的数量。（d） CLED（胱氨酸、乳糖电解质缺乏）琼脂细菌尿液培养板。黄色菌落代表大肠杆菌在37℃的CLED琼脂中培养22小时后的生长。该系统能够在不到1.5小时的分析时间内，从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者，而传统的基于培养的方法需要数小时。原文：https://doi.org/10.1039/D2AY00656Anaica六通道数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica六通道数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。

近日，在最新一期《芯片实验室》杂志的封面上，刊登了化学方面一项新的世界纪录：德国莱比锡大学分析化学研究所的科学家运用微流芯片技术，使液态化学物质分离与质谱检测得以同时进行，从而将整个分析过程缩短到几秒钟。　　莱比锡大学分析化学研究所德特勒夫贝尔德教授领导的工作团队完成了这项研究，他们专门研究微缩成芯片大小的化学分析系统，用微电子在较短的时间内完成复杂的过程。贝尔代教授说：“当化学过程发生在这样的微管中，而不是在大试管和烧杯中时，不仅可以减少化学品的用量，还可以将这一过程的时间从几十分钟或几个小时缩短到几秒钟。”　　这项新的世界纪录仅在一个小玻璃芯片上就得以实现，其上有着非常细的、人头发丝大小的沟槽。分析芯片里有微量的液体(微流)，莱比锡的研究人员将一个纳米喷针与之集成在一起。这个极细的纳米喷针尖端只有人头发直径的十分之一，是该研究最吸引人的地方之一，这项成果成功将芯片技术和质谱分析直接耦合在一起。　　通过高速电泳分离与快速质谱结合，研究人员首次成功使物质在一秒钟内彼此分离，然后几乎同时就进行质谱分析鉴定。这个集成了纳米喷针的微流玻璃芯片以100赫兹的工作频率采集数据。　　研究人员表示，这项技术对于制药业特别有吸引力，因为该行业需要在最短的时间内对物质库中大量潜在药物进行高通量筛选测试。而用质谱法来进行化学物质的鉴定早已在该领域得到广泛应用。(

历经30年发展，微流控技术已经从最初的毛细管电泳微型化技术，演变成为一种涵盖基础生物技术到生物医学诊断等各个领域的富有活力的工具性方法技术平台。近年来，微流控技术在药物筛选、疾病诊断、食品安全、环境监测等多领域已获得广泛应用。器官芯片是基于微流控芯片与类器官两项技术结合，形成一种通过微芯片制造方法制造的微流体细胞培养设备，利用芯片来构建和模拟人体组织微环境，形成类似于人体微生理系统。器官芯片应用广泛，在高通量药物筛选、药物吸收代谢、药物开发、人体循环系统、药物毒理学、人工仿生微环境、细胞间互作以及细胞与细胞外基质互作、新型体外培养平台等方面都有所发展。为加强创新微流控分析技术与方法的交流，把最新的微流控分析技术与方法以及热门器官芯片应用推介给广大生命科学科研、临床、医药领域、工业用户，仪器信息网将于2023年11月16日在线举办“微流控技术与器官芯片研究进展与应用”网络研讨会。报名链接 https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/microfluidics231116/『会议日程』微流控技术与器官芯片研究进展与应用会议日程(2023年11月16日)微流控新方法新应用主题报告时间报告方向报告嘉宾单位09:30-10:00《开放式微流控的构建与单细胞原位方法》林金明清华大学 教授10:00-10:30《岛津微芯片电泳MultiNA原理和应用方向介绍》李婷岛津企业管理（中国）有限公司 应用工程师10:30-11:00《基于微纳界面的表面增强拉曼-微流控芯片测量技术》高荣科中国石油大学(华东) 教授11:00-11:30《微流控纸芯片技术在环境检测和生化分析中的应用研究》李博伟中国科学院烟台海岸带研究所 研究员11:30-12:00《数字微流控芯片设备的构建及其在生物化合物合成与分析应用进展》刘显明中国科学院大连化学物理研究所 副研究员12:00-14:00午休器官芯片主题会场14:00-14:30《用于药理毒理的器官芯片研究》张秀莉 苏州大学教授14:30-15:00《基于微流控芯片的肾脏疾病研究及干预》林洪丽大连医科大学附属第一医院 肾内科主任/二级教授15:00-15:30《基于微流控的器官芯片构建及应用研究》毛红菊北中国科学院上海微系统与信息技术研究所 研究员15:30-16:00《基于神经支配的人体仿生类器官和器官芯片的研究》郑付印北京航空航天大学 副教授『精彩报告预览』林金明 教授清华大学《开放式微流控的构建与单细胞原位方法》【报告摘要】：细胞是生物体结构和功能的基本单位。近年来，不同种细胞间、同种细胞不同个体间以及同个细胞不同位置间广泛存在的细胞异质性，使得单细胞分析成为了一个热门的研究领域。单细胞分析可以从结构、功能、遗传、行为等方面揭示和解释细胞异质性，为我们更细致的了解生命活动提供了新的方向。细胞分析的检测手段众多，其中质谱由于通量高、应用范围广、特异性高、能同时测定多种组分、能提供物质结构信息等特点，成为了一种强大的全方位工具。我们在成功研制了微流控芯片质谱联用细胞分析装置的基础上，进一步开展微流控单细胞分析方法的研究。在本次的报告中将重点介绍一种开放式微流控的制备方法及其应用于单细胞的分析研究结果。设计研制了一种超高效的微混合反应器，并将其用于单细胞原位取样后的样品在线衍生化，实现了目标分析物的信号转化与放大，成功实现了单细胞中原本难以直接检测的氨的测定。报名占位李婷 应用工程师岛津企业管理（中国）有限公司《岛津微芯片电泳MultiNA原理和应用方向介绍》介绍岛津微芯片电泳MultiNA仪器基本原理、仪器特点和应用方向。高荣科 教授中国石油大学(华东)《基于微纳界面的表面增强拉曼-微流控芯片测量技术》【报告摘要】： We develop a series of microfluidic sensors for the early diagnostic of hepatocellular carcinoma, prostate cancer, intracranial aneurysm, cardiac diseases etc. Combined with highly sensitive optical detection technology and medical imaging technology, the devices demonstrate great potential in screening test and prognosis. Cancer biomarkers are genes, proteins, and other substances that can be detected for obtaining important information about a person’s cancer. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) based immunoassay was proposed to detect the level of cancer biomarkers. Furthermore, circulating tumor cells escape from the primary tumor or metastasis and travel in the circulating peripheral blood, carrying important bioinformation about cancer progression and metastasis. Micro- and nanofabrication technology of SERS active substrates was studied to achieve a trace measurement result. Currently, a lot of approaches have been developed to selectively isolate high-purity CTCs from human peripheral blood samples. A novel strategy of SERS-microfluidics was employed for efficient separation and in-situ heterogeneous phenotype analysis of CTCs at single cell level。报名占位李博伟 研究员中国科学院烟台海岸带研究所《微流控纸芯片技术在环境检测和生化分析中的应用研究》【报告摘要】严重的环境污染问题，给社会经济的可持续发展和人民的健康带来了巨大的影响，为解决上述问题，我们基于纳米材料、分子印迹、模拟酶等功能材料，结合比色、荧光、电化学和表面增强拉曼散射光谱等检测原理，创新了一系列基于微流控纸基芯片传感器件和仪器关键部件，并用于环境与生物分析应用研究，取得了系列进展。报名占位刘显明 副研究员中国科学院大连化学物理研究所《大分子晶体学在蛋白分析中的应用》【报告摘要】：数字微流体（简称DMF）控制是一种通过在二维平面上施加电场，自动驱动微量液体（液滴）样品的技术。DMF平台在液滴精准操控方面的优势对于构建液滴微反应器极为有利，本团队与合作者在多肽及多糖等代表性生物化合物从头合成微反应方面分别取得进展。此外，报告人还将在DMF芯片POCT仪器构建及多指标炎症因子与核酸检测等方面汇报进展。报名占位张秀莉 教授苏州大学《用于药理毒理的器官芯片研究》【报告摘要】：新药评价技术，往往由于动物的种属差异大或体外二维细胞的仿生性低，造成候选新药在临床失败。器官芯片因其能够模拟人体器官的部分或关键功能，成为解决该问题的一个有力选项。报告人利用该技术，开发了系列生理和病理模型，并将其应用于药物的药效和毒性评价。近期的研究进展包括：（1）构建了基于肝芯片、肾芯片和心脏芯片的毒效学评价平台，可实现候选药物不同器官的系统毒效评价。2）开展了不同微流控器官芯片对中药化合物的器官损伤评价研究，发现了化合物在生理状态下具有损伤、在病理作用下有保护作用的特性。3）利用肝器官芯片，初步评价了肝毒性药物可通过激活免疫细胞增强肝损伤的特性。4）构建了BBB-iPSC-双神经元芯片，可以用于评价药物的神经保护药效。报名占位林洪丽 肾内科主任/二级教授大连医科大学附属第一医院《基于微流控芯片的肾脏疾病研究及干预》【报告摘要】：微流控芯片技术具有微型化、高通量、样本小、试剂少等特点，为探索疾病的发生机制、新药筛选等提供技术平台。慢性肾肾脏病发病机制复杂，早期肾脏损害即可导致肾小球组织结构和滤过功能、肾小管间质结构的破坏，给治疗带来挑战。应用微流控芯片技术体外建立有效的疾病模型对深入研究其发病机制以及早期防治具有重要意义。报名占位毛红菊 研究员中国科学院上海微系统与信息技术研究所《基于微流控的器官芯片构建及应用研究》【报告摘要】：器官芯片是指结合微流控等技术，将同种组织的不同细胞按照一定的排列分布共培养在特定的空间中，形成具有一定生理功能的结构单元。也可以理解为，在芯片上嵌入能够模拟器官的主要结构和功能特征的生理结构。器官芯片技术的发展也是从MEMS技术和生物技术的交叉发展而来的。本报告主要介绍下课题组基于微流控的器官芯片构建及应用研究方面的部分工作。报名占位郑付印 副教授/博士生导师北京航空航天大学生物与医学工程学院和北京市生物医学工程高精尖创新中心《基于神经支配的人体仿生类器官和器官芯片的研究》报名占位 【报告摘要】类器官和芯片器官在新药研发、疾病模型、个性化医疗和载人航天医学等领域具有广阔的应用前景。我们在芯片上构建了一系列模拟血管化器官微生理结构的多器官模型，如脾血窦、微血管肿瘤、血视网膜屏障等。利用诱导多能干细胞构建了三维(3D)血管化的脑类器官和融合类器官，并结合光遗传学再现了神经与靶组织(血管、肌肉和心肌)或靶器官之间强大的生理和功能耦合。针对器官有效缩放、神经支配和传感器集成问题，通过整合多层流微流控技术、生物3D打印技术、结构色材料编码传感技术，将所制备的器官芯片用于构建神经血管单元、神经肌肉连接和神经心肌连接的体外模型，并与传感器、电生理刺激和在线监测相结合，用于高通量药物筛选应用。扫码会议交流群（群内改备注姓名+单位+职位）如二维码失效，请添加13683372576，备注姓名单位职位，说明微流控群参会提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议内容及报告赞助:仪器信息网 刘老师：13683372576，liuld@instrument.com.cn

成果名称低压直流细胞电穿孔微流芯片系统单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：电穿孔（电转染）是一种利用外加电场击穿细胞膜，使平时不能穿透细胞膜的大分子(核酸、蛋白质、药物等)进入细胞的技术。电穿孔技术已在细胞实验、基因治疗等领域广泛应用。但目前的技术均需要金属电极，金属电极产生的金属离子渗出、气泡等对细胞有不利影响，降低了转染效率。此外，高压脉冲电源的使用使得目前此类仪器操作复杂、价格居高不下。这些都大大限制了电穿孔技术的广泛应用。针对上述问题，北京大学工学院熊春阳课题组采用微流芯片技术，实现一种不需要微电极，仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本，简化操作流程，并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。2009年，熊春阳副教授申请的&ldquo 低压直流细胞电穿孔微流芯片系统&rdquo 项目得到了第二期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。课题组利用微流体中因尺度效应而产生的层流，用高电导率的液体来代替电极，将细胞悬浮液通过流动聚焦技术夹在高电导率溶液之间，形成三个平行流动的稳定流层。通过将电极与两侧的高电导率溶液相连，再与直流电源相连，电压会大部分施加在中间电阻较大的细胞流层。由于微流尺度较小，即使很低的电压都可产生较大的场强，从而可以实现细胞电穿孔。这项工作在基金的支持下得以顺利的推进，通过相关设备的购置和实验测试，课题组完成了微流控芯片的设计和加工、液体导电层的引入、不同类型细胞电转染参数的优化等工作。该项目目前已经顺利结题，相关成果已经申请中国专利，正在申请国际专利。应用前景：该项目实现一种不需要微电极，仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本，简化操作流程，并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。由于课题组具有完全的自主知识产权，这一工作可以打破目前国外同类仪器建立的技术壁垒，具备较强的市场推广前景。

创新点：海风HW-SeaBreeze 芯片实验室。 可实现器官芯片、仿生环境建立、维持等操作。关键技术：（1）器官芯片 (液滴/液流 ,液/气/氧/温/光/电/时:多维精准控制)；（2）柔性操控 (保持活性；液滴/液流,电场/气压/激光多场景控制)；（3）精准控温 (恒温孵育:微流培养池/器官芯片 液滴数字PCR )；（4）测控方式 (支持 拉曼/影像/阻抗等无标记筛选,荧光标记筛选）（5）耗材定制 (芯片内生物存活7日，按需定制, 价格远低进口) ■ 应用领域：器官芯片、药物开发、肿瘤细胞医疗、细胞培养、仿生微环境、文库、单细胞(菌)液滴包裹/操控/筛选、单亲克隆、滴内PCR、定向进化等。海风系列II型_芯片实验室_器官芯片控制系统

仪器信息网讯：2016年5月7日上午，2016国际微流控芯片与微纳尺度生物分离分析学术会议、第十届全国微全分析系统学术会议、第五届全国微纳尺度生物分离分析学术会议在兰州大学顺利召开，由南京大学陈洪渊院士致开幕词。本次会议由中国化学会主办，兰州大学承办，南京大学、复旦大学、浙江大学协办，邀请六十余名国内外知名学者作一系列报告，吸引了国内外五百余名专家学生参会。开幕式现场　　上午大会特邀南京大学陈洪渊院士、中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、西北工业大学Pavel Neuzil教授和法国巴黎高等师范学院陈勇教授做精彩报告，由复旦大学杨芃原教授和南京大学鞠熀先教授主持。南京大学陈洪渊院士　　陈洪渊院士从多个角度回顾了近30年微纳流控芯片技术的发展历史，并做以总结和展望。由于微纳流控起源于分析学科的电泳微型化，始终与分析学科紧密联系，因此陈院士主要以微纳流控分析系统的学科交叉为主线进行讲述，报告中选择了数个有代表性的案例，总结其研究模式和策略，以挖掘微纳流控服务于科学前沿的核心优势。最后，回溯微纳流控的根本物性，以期从根源上推陈出新，实现方法学上的创新。中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士　　对生命活动的功能执行体—蛋白质进行深入系统的研究不仅可以全景式地揭示生命活动的本质，而且发现的关键蛋白质对于揭示疾病的发生发展机理，以及建立相应的诊疗方法具有重要意义。然而样品的复杂性给蛋白质组分析带来了巨大的挑战。张玉奎院士介绍了其研究团队近年来通过发展样品预处理、分离和定量的新材料、新方法和新平台，显著提高了对蛋白质组定性和定量分析的能力。西北工业大学Pavel Neuzil教授　　Pavel Neuzil教授于2015年入选中组部“外专千人计划(创新人才长期项目)”，受聘于西北工业大学，是微机电系统、微纳流体、微流控芯片等领域的技术专家。其研制的手持型快速PCR仪成功用于SARS病毒、禽流感病毒(H5N1)的快速检测，并在疾病诊断领域有着广阔的应用前景。法国巴黎高等师范学院陈勇教授　　陈勇教授主要的研究方向为纳米科技及其在信息与生物工程等方面的应用。在纳米加工制作新技术及新工艺，纳米加工(包括高分辨率X光光刻，纳米膜压及软光刻)，纳米结构物理(纳米磁学及超高密存储，纳米光学及集成光学，近场光学及光子晶体)以及微流体器件制备和应用等领域均有卓越成果。目前主持研究大规模纳米结构及纳米器件制备的新工艺及应用、微流体生物分子及细胞的检测、基因芯片改进、微流体集成光路等课题。　　此次会议包括大会报告、专题报告、邀请报告、口头报告、墙报等多种交流形式，同时举办相关仪器设备和产品展览会，共持续四天。此外，会议特设四个分会场，包括多个主题：微流控学与纳流控学、微全分析系统、毛细管电泳 、毛细管电色谱、高效液相色谱或超高效液相色谱、微纳生物分析，与上述技术联用的检测技术如光谱、质谱和电化学技术等 ，以及上述技术与系统在化学、生物、医学、药学、环境和食品安全等领域中的应用。　　更多精彩会议内容，请继续关注仪器信息网的跟踪报道。上图：第一分会场，下图：第二分会场上图：第三分会场，下图：第四分会场编辑：史秀明

概念蛋白质芯片技术是在ＤＮＡ芯片技术基础上发展的一项蛋白质组学技术。其原理是将大量不同的蛋白质分子（如酶、抗原、抗体、受体、配体、细胞因子等）通过微阵列的形式有序排列在固相载体表面，利用蛋白质与蛋白质或者蛋白质与其他分子之间的特异性结合，获得与之特异性结合的待测蛋白（如血清、血浆、淋巴、间质液、尿液、渗出液、细胞溶解液、分泌液等）的相关信息，便于我们分析未知蛋白的组分、序列，体内表达水平、生物学功能、与其他分子的相互调控关系、药物筛选、药物靶位的选择等。蛋白质芯片技术的出现，为我们提供了一种比传统的凝胶电泳、Western blot和Elisa更为方便和快速研究蛋白质的方法。该方法具有高通量，微型化和快速平行分析等优点，不仅对基础分子生物学的研究产生重要影响，也在临床诊断、疗效分析、药物筛选及新药研发等领域有着广泛应用。特点①蛋白芯片具有高特异性、重复性、准确性。这是由抗原抗体之间、蛋白与配体之间的特异性结合决定的。②蛋白芯片具有高通量和操作自动化的特点，在一次实验中可对上千种目标蛋白同时进行检测，效率极高。③可发现低丰度、小分子量蛋白质，并能测定疏水蛋白质，特别是膜蛋白质。④蛋白芯片具有高灵敏性，只需0.5-5μL样品，或2000个细胞即可检测。蛋白芯片技术在分子生物学及生物化学基础研究中的应用01 在蛋白质水平上检测基因的表达由于基因转录产物mRNA数量并不能准确反映基因的翻译产物蛋白质的质与量，因此在蛋白质水平上检测基因的表达对于了解基因的功能非常重要。蛋白质芯片技术产生前，蛋白质双向电泳技术是蛋白质组规模上进行蛋白质表达研究的唯一方法，但这种技术操作繁琐而且难以快速检测样品中成百上千种蛋白质的表达变化。蛋白质芯片的特异性、灵敏性和高通量等特点，在检测基因表达终产物蛋白质谱的构成及变化中发挥着不可替代的作用。02 高通量筛选抗原/抗体相互作用目前蛋白质芯片检测利用最广泛的生物分子相互作用是抗原抗体的特异性识别和结合，单克隆抗体是蛋白质芯片检测中使用最广泛的生物分子。运用蛋白质芯片可以研究不同抗原/抗体的特异性作用，而且对于检测样品中极微量的抗原/抗体分子作用非常有利。03 蛋白质/蛋白质相互作用分析酵母双杂交系统是近年来基因组规模上研究蛋白质相互作用的主要方法，但存在体内操作、假阳性、假阴性和外源蛋白质折叠、修饰等局限。蛋白质芯片技术不依靠任何生物有机体而在体外直接检测目标蛋白质，实验条件可随意控制，同时实验步骤自动化程度高，一次分析的蛋白质数量巨大，因而成为目前除酵母双杂交系统外进行大规模研究蛋白质相互作用的主要方法。04 酶/底物作用分析耶鲁大学的Snyder小组用蛋白芯片对酵母基因组编码的119种蛋白激酶的底物专一性进行了研究。实验中将蛋白激酶表达为谷胱甘肽转移酶（GST）融合蛋白，针对17种不同的底物，平行测定了119种GST2蛋白激酶融合蛋白的底物专一性，发现了许多新的酶活性，大量蛋白激酶可以对酪氨酸进行磷酸化，而这些激酶在催化区域附近有共同的氨基酸残基。也证明了蛋白质芯片可作为高通量筛选酶-底物作用的良好平台。蛋白芯片的检测目前蛋白芯片的检测主要有两种方式。一种是以质谱技术为基础的直接检测法，采用表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱技术，用激光解析电离的方法将保留在芯片上的蛋白质解离出来。具体过程为：芯片经室温干燥后，加能量吸附因子如芥子酸，使其与蛋白质结合成混合晶体，以促进蛋白质在飞行时间质谱检测中的解析和离子化，利用激光脉冲辐射使芯池中的分析物解析成荷电粒子，根据不同质荷比离子在仪器场中的飞行时间长短不一，通过飞行时间质谱来精确地测定出蛋白质的质量，并由此绘制出一张质谱来，以分析蛋白质的分子量和相对含量。另一种为蛋白质标记法，样品中的蛋白质预先用荧光染料或同位素等标记，结合到芯片上的蛋白质就会发出特定的信号，用CCD照相技术及荧光扫描系统等对激发的荧光信号进行检测。与飞行时间质谱相比，该方法定量更加准确，操作也更加简便。与DNA芯片一样，蛋白质芯片同样蕴含着丰富的信息量，必须利用专门的计算机软件进行图像分析、结果定量和解释。其中应用最广的是荧光染料标记法，原理较为简单、使用安全、灵敏度高，且有很好的分辨率。可直接用广州博鹭腾 GelView 6000Plus进行拍摄。图1.GelView 6000Plus智能图像工作站GelView 6000Plus 配备600万像素科学级制冷CCD相机，制冷温度为环境温度下 55℃，极低的暗电流，很大程度降低背景干扰。而且独有的红外感应开关，自动控制样品台的开启与关闭，同时也减少了实验时对仪器的污染。

p style="text-align: left " strong仪器信息网讯 /strong“微流控芯片高端论坛暨产业峰会”是由我国微流控芯片领域的推动者、中科院大连化物所林炳承老师发起，至今已近举办四届，初衷是主要围绕微流控芯片做技术层面的交流。/pp style="text-align: left " 微流控芯片的概念是上世纪90年代初提出以来，最初是把毛细管电泳的通道刻在一块芯片上，用以实现分离过程。林老师从2001年就开始组件团队，是最早在国内从事微流控芯片研究的课题组。随着流控芯片研究的深入，技术不断发展，影响力逐年扩大，越来越多的科研人员关注该领域。全国各高校及科研单位中微流控芯片研究队伍不断扩大，研究成果突出。又因其由于它具有成本低、高通量、分析过程自动化、分析速度快、试剂消耗少、易于集成化等优点，目前已经成为分析学科领域最活跃的发展前沿。微流控芯片发展成为一个可以将不同的操作单元集成在一块片子上，即集样品前处理、混合、反应、分离、检测为一体的平台，可以有助于未来分析仪器向微型化、集成化发展。其应用领域也非常广泛，目前越来越多的资本关注该技术。/pp style="text-align: left " 经过专家们商定，今年的论坛，由中国生物检测监测产业技术创新战略联盟与中科院大连化学物理研究所主办，中科院过程工程研究所与北京百康芯生物科技有限公司承办。仪器信息网，作为科学仪器行业的领先平台，有幸成为论坛的协办单位，希望起到推动传统经典分析仪器领域与生物检测领域合作交流并实现技术与市场需求及时衔接的作用。此次论坛与以前的论坛不同的是，引入了“技术交流与产业融合”的理念，把会议打造成微流控芯片行业盛会，构建一个技术、产业与资本的一个融和交流平台。期待技术、产业与资本三方面从各自不同的角度针对微流控芯片技术产业发展进行一个思维碰撞交锋，增进沟通，增强理解，从而更好的推动产业发展。并为进一步推进我国微流控芯片在临床医学、生命科学等领域研究与应用的发展发挥作用。/pp style="text-align: left "strong附：大会主席林秉承博士简介/strong/pp style="text-align: left "博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员，大连理工大学教授，英国皇家化学会会士。1980-1990年代从事毛细管电泳等分离分析研究, 1990年代后期至今致力于微流控芯片及其应用研究。1992年到2007年，先后主持国家自然科学基金11项，其中重点项目3项 已发表学术论文350余篇 出版中文著作7部，英文著作、年刊和专辑6部(期)；持有微流控芯片等领域专利70余项；培养博士、硕士研究生，博士后研究人员约70名，全国优秀博士学位论文指导教师（2001）；国务院特殊津贴专家；先后获辽宁省自然科学一等奖（2002），辽宁省科技进步一等奖（2007）和国家科技进步二等奖（2010）。1986-2016年曾先后受聘为加拿大British Columbia 大学(UBC) 等六所海外大学客座教授或访问教授，曾为德国洪堡基金(AvH)学者，日本学术振兴会(JSPS) 学者，Electrophoresis 杂志副主编, Lab on a Chip杂志第四届编委，现为亚太微分离分析系列学术会议（APCE）学术指导委员会主席。/pp相关新闻：a title="" style="text-decoration: underline background-color: rgb(146, 205, 220) " href="http://www.instrument.com.cn/news/20171201/234852.shtml" target="_self"span style="background-color: rgb(146, 205, 220) "第五届微流控芯片高端论坛暨产业峰会(第二轮通知)/span/a/pp /p

由中科院长春应化所完成的中科院科研装备研制项目“毛细管电泳电化学微型综合分析仪”，12月25日在长春通过了以张玉奎院士为首的专家组验收。专家组认为，该仪器性能良好、灵敏度高、稳定性强、国内外目前尚无该种仪器。　　毛细管电泳技术和微流控芯片分析方法由于其分别具有分离效率高、生物兼容性好、利于微型化、集成化等特点而被广泛应用于分析科学领域，日益引起国内外的广泛关注。而将二者有机结合，优势互补，搭建一个便捷式经济型多功能生物分析平台??毛细管电泳电化学发光微型综合分析仪，进一步拓展其分析对象和应用范围，更是国际电分析化学领域竞相研发的重要前沿方向。　　中科院长春应化所汪尔康院士和徐国宝研究员等聚焦这一重要的国际前沿发展方向，在中国科学院科研装备专项的支持下，于2007年2月开始了“毛细管电泳电化学发光微型综合分析仪”的研发。研发中，他们注重发挥在毛细管电泳检测技术和微流控芯片分析方法中的积累和优势，创新性地将电化学发光、电化学等检测技术与毛细管电泳、微流控芯片等分析工具有机结合在一起。在此基础上，由西安瑞迈分析仪器公司配合，进一步微型化、集成化，研发出具有我国自主知识产权的毛细管电泳电化学发光微型综合分析仪样机，属国际首创。　　与此同时，他们还结合该分析仪器的研发，研制出5种具有生物应用前景的电化学发光探针，并应用于生物分子检测分析 建立了一系列固定电化学发光探针的新方法，并发展出相关电化学发光固体检测器。这些创新成果，为研制的样机在科学研究及临床中推广应用奠定了重要的基础。　　该仪器是由多通道数据采集分析仪、多功能化学发光监测仪、数控电化学分析恒电位仪、数控毛细管/芯片电泳高压电源等控件所组成的专用系统 系统成功构建了基于WINDOWS操作系统的多窗口、多界面分析化学数据采集与处理平台，实现了多种控制部件的系统连接与控制 在硬件设计中，系统采用了分布式微处理器结构，集成了多个通用或专用处理器管理各控制部件，使系统具有了很高的灵活性和可靠性 由于采用了较为合理的总线连接方式和订制了完善的通讯协议，整个系统具有硬件简单，扩展方便，功能齐全和便于组合等优点。系统中的所有部件既可组合使用，也可单独作为具备相应功能的单项仪器使用。在软件设计中，充分考虑了多参数分析的特点，设计了完善的同步测试功能 针对化学动力过程测试的特点，系统还开展了具有独特功能的以谱图加亮区为主的谱图处理及动态背景扣除等功能 特别设计的样品测试界面，则可使批量样品测试变得简单容易。　　该仪器的研发成功，丰富了基础科学的研究手段，为蛋白质、DNA、细胞、免疫等前沿领域的科学研究提供了一个新的多功能分析平台，也为一些重大疾病的早期诊断和医治提供了有力的支撑，是我国电分析化学领域取得的又一重要的创新性成果。

说到实验室，大家一定不会陌生，生物实验室、化学实验室、物理实验室以及医学实验室等等，虽然它们的功能不尽相同，但有一点是一样的，就是不论多么简单的实验室，至少需要一个房间的空间，用来摆放仪器并给研究人员提供工作场所。而微流控芯片实验室从传统意义上看确实是一种非常特殊的实验室，它只有几平方厘米这么大，却能完成通常需要整个实验室才能完成的工作，就好像有神奇的魔力把实验室里不同的单元操作同时变小，并互相联系起来一样。　　笔者第一次接触微流控芯片实验室的概念是在2004年于长沙举行的中国化学会第二十四届学术年会上。当时，来自中科院大连化物所的林炳承教授在大会上做了题为“生命科学中的微流控芯片实验室”的学术报告。现在我还依然能清晰地记得，林教授的报告结束后得到了与会代表极其热烈的掌声。林教授在会上表示，在科学技术迅猛发展的今天，以芯片毛细管电泳为核心技术之一的芯片实验室技术正以强劲的势头向生命科学的各个相关领域渗透。　　那么，很多业内人士也许会问，芯片实验室的概念是如何提出的？芯片实验室在国际上已发展到什么程度？我国在这一领域的工作又处于什么状态？它的产业化前景究竟如何等等？而这些话题恰恰也都是笔者非常感兴趣的。2005年5月，笔者专程赶赴大连，对林炳承教授（以下简称林）就相关话题进行了专访，林教授为笔者（以下简称Instrument）解答了上述的疑问。Instrument：林教授，您好！首先能否请您向仪器信息网的广大网友们介绍一下什么是芯片实验室？特别是微流控芯片这一概念大概是什么时候，如何提出的？这一技术最大的优势是什么？林：好的。微流控芯片实验室又称芯片实验室（Lab-on-A-Chip)或微流控芯片(Microfluidic)，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和大规模集成，高通量是大规模集成的一种形式。　　微流控芯片实验室以微流控技术为基础，它有别于另一类以静态亲和杂交技术为核心的微孔板芯片，后者没有流通网络，没有分离，专用于DNA或蛋白质，通常被国内的大众媒体称之为 “生物芯片” ，以DNA芯片为典型代表。在一段时期的学术刊物中，微全分析系统（m-TAS）往往和微流控芯片实验室混用。事实上，较之微全分析系统，微流控芯片实验室的外延更宽，内涵更为丰富。微流控芯片实验室的最早期形式是芯片毛细管电泳，芯片毛细管电泳至今仍是芯片实验室中分离部分的主体。　　微流控芯片的概念最初是由瑞士Ciba-Geigy公司的A. Manz博士等在1990年提出的。当时的工作是从芯片电泳入手的，即把毛细管电泳的通道刻在一块芯片上，用以实现分离过程，这种芯片电泳体积小，分析速度快、样品需求量少。随着研究工作的逐渐深入，人们发现，微流控芯片不只是仅仅可以完成电泳的功能，电泳只是它能涉足的很多过程中的一种。譬如：如果在通道里面添加一些填料就可以作为色谱；也可以将样品前处理过程放在同一块芯片上完成；可以平行构建若干条通道以进行多样品同时分析；还可以在芯片上进行生化反应等。也就是说，微流控芯片有可能发展成为一个可以将不同的操作单元集成在一块片子上的平台。这个平台集样品前处理、混合、反应、分离、检测为一体，而不同的操作单元还可以灵活组合，规模集成，从而形成一个具有大规模集成功能的芯片实验室。这个实验室既可以做分离，又可以做分析，甚至可以做反应，尽管反应产物的量可能很少，但对于生物领域而言这并不是一个问题，因此微流控芯片技术也非常适合于当代系统生物学的要求。由此看来，微流控芯片已由最初非常单一的芯片电泳，而后的用于分析领域的微全分析系统，进一步发展到面向所有生物和化学领域的芯片实验室。　　前已提及，微流控芯片的基本特点是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和规模集成，目前一个重要的趋势是：集成的单元部件越来越多，且集成的规模越来越大。所涉及到的部件包括：和进样及样品处理有关的透析、膜、固相萃取、净化；用于流体控制的微阀、微泵；当然还包括微混合器、微反应器、微分离器和微检测器等。这样一种高度集成的微流控芯片平台，具备物料耗量低，运行时间短，价格低廉，使用安全，通量高，污染小等特点，形成了微技术领域的一种固有优势。Instrument：那么，作为一个完整的微流控芯片实验室主要是由哪几部分组成的呢？每一部分所起到的作用是什么？林：按照目前的理解，一个完整的芯片实验室大体包括三个部分：一是芯片；二是包括驱动源和信号检测装置在内的芯片工作站；三是包含有实现芯片功能化方法和材料的试剂盒。　　芯片本身涉及到两个方面：一是尺寸；二是材料。现有典型的芯片约为几个平方厘米，一般的通道尺寸为10～100mm宽，5～30mm深，长度约为3～10cm。可用于芯片的材料最常见的为玻璃，石英和各种塑料。玻璃和石英有很好的电渗性质和优良的光学性质，可采用标准的刻蚀工艺加工，可用比较熟悉的化学方法进行表面改性，但加工成本较高，封接难度较大。常用的有机聚合物包括刚性的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、弹性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）以及聚碳酯（PC）等，它们成本低，可用物理或化学方法进行表面改性，制作技术和玻璃芯片有较大的区别。　　样品和试剂的充分接触、反应或分离必须有外力的作用，这种外力一般为电场力、正压力、负压力或微管虹吸原理产生的力。人们常采用由高压电源产生的电场力或泵产生的正、负压力作为驱动源。此外，芯片内产生的信号需要被检测，目前最常用的检测手段是激光诱导荧光，此外还有电化学、质谱、紫外、化学发光和传感器等。激光诱导荧光检测器的特点是检测灵敏度高，但现阶段其体积仍然偏大；电化学检测由于其体积较小，与高压电源一起可制成便携式仪器，在尺寸上和芯片实验室的概念匹配，加之有电化学响应的物质很多，所以在芯片中的应用研究较多。驱动源和检测装置是芯片实验室仪器的主要组成部分，其体积的大小直接决定了微流控芯片仪的大小，因此人们正努力追求这两部分体积的最小化。　　有了芯片和检测装置是否就可以开始进行工作了呢？还不行。一般而言，还需要试剂盒。譬如，你要利用芯片实验室进行某一生物样品的反应或者是分离，那么你就需要有一定的方法，一定的介质，而这些都包含在我们所谓的试剂盒当中。也就是说，针对不同的应用对象，需要有不同的试剂盒。譬如，对于一个简单的测试，所需要的试剂盒可能是一种缓冲液和一种标样，也可能是一种手性拆分剂等等。试剂盒所包含的物质是在方法研究的过程中得出来的，如果说仪器和芯片是芯片实验室硬件的话，那么对于不同的应用对象而言，则还需要有千变万化的包含在试剂盒里的由方法和材料组成的“软件”，三者构成了一个完整的微流控芯片实验室。Instrument：从应用角度来看的话，您认为微流控芯片实验室主要将应用在什么领域，或者说将来还可能向哪些领域拓展？林：就我个人看法，在未来一段时期内，微流控芯片将被用于疾病预防与诊断、药物筛选、环境检测、食品安全、司法鉴定、体育竞技、反恐、航天等事关人类生存质量和安全的各个领域。而这其中将涉及到样品的各种处理，PCR反应和酶反应等生物反应，各种化学反应，细胞分析、核酸分析、蛋白质分析和各种小分子分析，分子与分子间、细胞与分子间以及细胞与细胞间相互作用等单元操作。就拿2003年的SARS来说吧，当时我们实验室采用自行设计的RT-PCR试剂盒，在自制的由聚合酶链反应（PCR）—毛细管电泳（CE）芯片和激光诱导荧光芯片分析仪组成的微流控芯片系统上，对SARS病毒和18例SARS患者咽拭子样品进行了分析和检测，实现了芯片上的聚合酶链反应和电泳检测的微流控芯片分析。这一成果很有可能发展成为SARS早期检测的一种新的手段。Instrument：从世界范围来看，目前，中国在微流控芯片实验室的研究方面处于一个什么样的水平，或者说是处在一个什么样的位置？能否请您对此作一个评价。林：芯片实验室开始为科学家们所关注是上个世纪90年代初的事情，到了90年代中后期，在世界范围内有一批科学家先后介入这一领域，其中包括中国科学院和国内一些大学的学者。我自己真正开始搞微流控芯片是从99年开始的。由于种种原因，中国科学家起步不是最早的，但我们正在以很快的速度追赶，国内有一些实验室的工作已经取得了很好的结果。　　以我们实验室为例，经过五、六年的艰苦努力，已经建立起了一套完整的具有自主知识产权的微流控芯片平台系统。包括：（1）自行设计研制了三类七台不同功能的微流控芯片仪；（2）自行设计研制了五种不同材料，不同集成度和不同结构的微流控芯片；（3）在芯片上完成了各种单元操作（膜、电泳、整体柱色谱亲和、PCR反应、酶反应、细胞培养、单细胞分析等）及其初步集成，例如在集电泳和凝集素亲和整体柱于一体的系统中，成功地分离了三种糖蛋白中的不同糖型；（4）在上述仪器和芯片上进行核酸、蛋白质、小分子的反应、分离、分析、手性药物的拆分和相互作用研究，实现了凋亡细胞活性氧类和谷胱甘肽的同时检测，以及细胞样品RNA的完整评价，并取得了单细胞裂解和内涵物测定的初步结果；（5）完成了SARS病毒基因后转录多重PCR检测，癌症病人P16基因甲基化DNA诊断和高血压基因筛查等的研究和相应的一定规模（分别为18例、159例和226例）的实际样品的测试，实现了微流控芯片系统的初级功能化。上述结果已申报40项发明专利，发表国外SCI学术论文34篇，其中近一两年被Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem., Lab on a Chip 和Electrophoresis等高影响因子学术刊物录用的计16篇。　　比较客观地讲，中国在微流控芯片方面的研究已经得到了国际同行学者的广泛承认，中国相关实验室的研究水平即使是在世界范围内，也是处于一个比较靠前的位置。按照目前的趋势，五年以后微流控芯片将会在国内业界得到非常广泛的研究与应用。当然我希望这个时间能够再缩短一些，我们的发展能更快一些。Instrument：就微流控芯片这项技术而言，发展到目前为止，是否已经非常完美了？还是说这项技术还存在某些缺陷需要在进一步的研究过程中得到解决？林：芯片实验室的发展前景广阔，但现有的芯片实验室的研究水平和人们预期所要达到的水平相比还有一定差距。研究工作的难点有几方面：一是微量样品与检测准确度的矛盾，芯片体积小，样品用量少，运行速度快，这给检测的准确度和精密度都带来难度。这一问题的产生往往是由于初期对这种技术掌握不够，或是在制造方面有某种缺陷造成的。随着这项技术的逐渐普及，加工水平的逐步提高，这一问题是可以被克服的；二是芯片的小尺寸与检测器等相对较大体积的“外部世界”之间的矛盾。这一问题应当也是发展过程中的问题，而不是技术的根本性缺陷。譬如：传统的质谱仪一般都体积庞大，与芯片实验室的发展不匹配。但近来质谱芯片的研制已有报道，这种质谱芯片将离子化腔、加速电极、漂移腔、检测阵列等器件集成在只有几枚硬币大小的硅片上，检测质量达10-12克。所以说随着微纳米技术的发展，检测装置小型化的问题是有可能得到解决的。　　目前困扰科学家的一个问题是，微流控芯片系统至今为止还没有拿出一个能够让大家为之一振的“有杀伤力”的，也就是说其他手段无法替代的应用成果，国外称之为Killer Application。目前，全球许多实验室，包括我们在内的，都在为此努力的工作。我相信，Killer Application迟早是会出现的。现在在某些领域，譬如细胞培养和分析方面，微流控芯片的独到性已经有所反映。　　但是，我们不能等到Killer Application出现以后再进入这一领域，一名优秀的科研工作者必须要尽可能多地参与一项研究的发展进程。如果中国科学家不能积极、主动地参与微流控芯片平台的发展过程，那么若干年后，相当一批芯片仪器就不得不从国外进口，而我们所能做的只是用买来的国外商品仪器做一些零零星星的应用工作。中国在很多高端分析仪器上吃亏，就是因为这个问题，这不能不说是我们的一个悲哀。目前，在微纳米技术领域，微流控芯片是我国和国外差距比较小的一个分支，如果能够有更多的人参与进来，特别是如果能有相关企业投入到这一领域，最终将极大推动这一平台研究的产业化进程。Instrument：谈到产业化问题，您认为微流控芯片技术的产业化前景如何？它的市场有多大？国外是否已有商品化产品出现？林：我先回答你的后面一个问题。据我所知，加拿大和日本已有个别通用性实验室用产品出现，但是价格普遍昂贵。像一块简单的玻璃芯片大概要200美金，一套带UV检测的工作站要卖3万欧元左右。而且，日本的产品还不卖给中国人，只销往欧美地区。此外，安捷伦公司2004年也首次拿出了芯片LC-MS的构思，虽然还不是很成熟，但从中我们可以看到微流控芯片已经进入到了实质性的商品开发阶段。　　就我们实验室而言，目前我们开发的芯片和芯片工作站大体已到了准商品化阶段，香港大学已经订购了我们的一套系统。作为一家中科院的科研机构，搞产业化确实不是我们的长处，但我们也试图在这方面进行一些探索，我们最终的目标是希望广大的中国用户都能够用得起中国人自己的产品。如果说微流控芯片作为临床诊断的一种工具，距离最终进入医疗机构可能还有一段路要走的话，但它作为一种通用性平台被广泛应用在大专院校和科研机构的生物实验室也就是未来几年的事情。微流控芯片最终的出口应当是在超市，一旦达到民用化程度，其市场潜力将是不可限量的。　　我个人认为，微流控芯片实验室已经到了产业化的前夕，我希望有远见的企业家尽快介入到这一技术的发展过程中来，大家同舟共济，一起滚打几年，一起来改进技术，培育市场，共同发展。某种意义上说，这也是一种机会，等市场完全成熟了再介入进来可能就太晚了一些。Instrument：有一个关于您个人的问题也是我非常感兴趣的。您原来是搞毛细管电泳的，而且在毛细管电泳领域取得了非常突出的成就（编者注：林炳承教授目前是《Electrophoresis》杂志的副主编），在这种情况下，是什么原因使您甘冒一定的风险，转到微流控芯片这个全新领域的呢？在进入到一个完全崭新的领域后，您遇到的最大的困难是什么？林：作为一名科学家，有几种素质是很重要的，比如说洞察能力和把握能力，他应能看得远一些，看到现时不为别人重视，却又极具发展潜力的前瞻性、方向性的重大问题，作一个大一点的布局，并且能够不失时机地紧紧抓住，使他所领导的课题组从事的研究工作符合几年甚至十几年后学科发展趋势，并且尽可能地满足社会民生的实际需求。　　当然要做到这一点不那么容易，特别是当你已是一个资深科学家的时候，在原来的那个领域你可能已经很有地位，也可能已得到国内外同行的公认，但是到一个新的领域，昔日的光环不复存在。这需要判断，需要勇气，需要重新学习，有时甚至需要从零开始。这样的做法，对自己会很累，弄不好还可能很狼狈。但客观上却又往往很重要，因为你所孜孜以求的可能关系到未来一段时期国家在世界上的核心竞争力，你还可能为国家培养出一大批急需的这一领域的高层次人才。　　坦率地讲，我们一开始确实非常不容易，全世界大多数实验室的起步时间非常接近，没有任何现成的东西可以借鉴。曾经有两年的时间，工作进展迟缓，一个又一个的障碍压得人透不过气来。我曾反复地问自己，“有没有看错”？就这样反复思考，反复实践，终于没有动摇。　　结果证明我们当时的决定是正确的，经过课题组同事和学生的不懈努力，我们终于建成了有自主知识产权的微流控芯片平台及其应用系统，取得了重要的阶段性成果。Instrument：那么，您认为微流控芯片未来的发展趋势是什么？您下一步的工作将主要集中在哪些方面？林：我想微流控芯片下一阶段的发展趋势应当是集成化和功能化。我们已反复强调多种单元技术在微小空间上的灵活组合和规模集成是微流控芯片的基本特点。集成化是大势所趋，集成化的目的是实现某种功能，满足社会的某种需求。总体而言，我们将依照上述我们对微流控芯片发展趋势的判断强化我们的工作。一方面我们将会推进芯片设计及操作单元集成化方面的研究。现在我们已经可以完成两个或三个操作单元的集成，譬如分析一个样品需要三个工序，样品处理——反应——色谱分析，这样三个过程现在已经可以放在一块芯片上完成。小集成已经做到了，规模化的集成将会继续研究下去，当然同时还要考虑芯片设计的优化；另一方面，我们将拓展微流控芯片的应用领域，在这方面，我们实验室已经做了大量的工作，应该说是非常有特色的，我们会继续保持这一优势，努力实现更多的功能化。比如我们要把血样固相萃取、膜分离、核酸提取、核酸PCR反应、扩增产物分离、检测等功能集成在一块芯片，用泵和阀控制整个流路，只要采一滴血输入，样品自动运行后即能得到最终体内某种DNA的分布结果。又比如，我们把细胞培养、分选、裂解、内涵物检测等单元操作集成到一块芯片上，观察不同细胞在相同药物作用下的不同反应，测定其某种成分在不同作用下的不同变化等等。这样一些具有DNA测定或细胞分析功能的微流控集成芯片就有可能因为样品量小、成本低廉、控制简单、省时省力而具有广阔的社会需求。　　在开展自身研究的同时，我们还将努力促进这一新兴领域的普及工作。在这一点上，我们希望能够和仪器信息网紧密合作。“没有普及就没有提高”，我们真诚地欢迎国内的有识之士和我们一道，将中国微流控芯片实验室的研究工作推向一个新的高度。　　后记：2004年9月的美国 Business 2.0 杂志封面文章将微流控芯片实验室称之为“改变人类未来的七种技术”之一。据不完全统计，目前全世界已至少有30多个重要的实验室（包括MIT，Stanford大学、加州大学柏史莱分校、美国橡树岭国家实验室等）和一批大公司在从事这一领域的研究和开发。作为中国优秀科学家的代表，林炳承教授在毛细管电泳研究达到顶峰时，凭借其敏锐的科学直觉，适时地把研究重点转到以医学诊断和药物筛选为目的的微流控芯片技术上，同时在这个过程中，林炳承教授领导的实验室形成了自己极具特色和核心竞争力的积累。在与林教授的交谈过程中，笔者深刻感到，林教授在他长期的科学实践当中，始终贯穿着“把握方向、长期坚持、强化积累、推动发展”这样一种坚定信念。联系电话：0411-84379065电子邮箱：bclin@dicp.ac.cn单位地址：大连市中山路457号 林炳承教授简历：　　从事分离分析方面的研究，并以生物医学和药学为研究和应用的主要背景，80年代以色谱为主，90年代为毛细管电泳，2000年起致力于微流控芯片实验室研究。　　林炳承教授课题组围绕系统生物学研究需要，以微流控芯片为主要平台，力图在细胞和分子层面，甚至是单细胞、单分子水平上，实现以不同单元技术灵活组合、大规模集成成为特征的疾病诊断和药物筛选。　　已发表论文约200篇，出版《毛细管电泳导论》（科学出版社）等著作5部，申请专利67项（发明44项），已授权22项（发明5项）。获辽宁省自然科学奖一等奖，中国科学院自然科学三等奖各一次。已培养研究生20余名，其中一名获全国百篇优秀博士论文奖。2001年全国优秀博士学位论文指导教师，2002年中国科学院优秀博士生导师。德国 Tübingen大学、美国Truman 州立大学、香港大学、意大利科学院客座教授，德国洪堡基金(AvH)、日本学术振兴会(JSPS) 研究员。任第一至六届全国毛细管电泳会主席或主席之一，第一至五届亚太国际微分离分析会主席或主席之一，JBBM 杂志编委，Electrophoresis 杂志编委，客座主持该刊两期编辑工作，2005年起出任Electrophoresis杂志副主编。

将几滴血液滴在指甲大小的生物芯片上，6个小时就能检测出重度先天性耳聋、药物性耳聋等与聋病相关的9个基因位点。聋人在检测后可以了解致聋原因，亦可通过卡片比对大大降低生育耳聋后代的风险。近日，中关村2011年十大技术创新成果揭晓。其中，“九项遗传性耳聋基因检测试剂盒”获得了不少关注。　　这项惠民利民的创新成果所依靠的关键产品是生物芯片，依靠这一自主研发的国际先进水平的生物芯片，制造该基因检测试剂盒的博奥生物有限公司已经实现了年收入2亿元。近期，国家知识产权局专利局光电技术发明审查部关注生物芯片产业，制成了《生物芯片专利分析报告》(下称《报告》)。专家在报告中建议，国内企业要在生物芯片的核心技术上占据优势，必须借助本国的行业优势，加强跨领域合作，集中力量进行技术突破。　　全球背景　　各擅胜场，无人“十项全能”　　生物芯片技术是一项新兴的多学科交叉的技术，已经广泛应用于基因表达研究、功能基因组研究、蛋白质组研究、临床疾病诊断、药物筛选等前沿领域，可以产生巨大的经济效益。但是，生物芯片产业的技术复杂、投资巨大、研究周期极长，美、英、德、日等国家的实验室和公司在争相进入该领域进行研发之后，也加大了在专利方面的保护和投入力度。　　“中国生物芯片公司应认清和把握国际生物芯片研究和产业化进程中的技术阶段，了解世界生物芯片领域内的技术热点，特别是主要公司的发展方向、研发状况、专利申请状况等。”课题组负责人告诉中国知识产权报记者，“这对中国的生物芯片公司选取合适的研发方向、合理的研发应用策略和技术合作策略，避免低水平的重复研发有着重要意义。”　　《报告》指出，生物芯片技术通常可分为芯片制作技术、样品处理技术、生物分子反应技术、反应信号检测技术、数据处理技术和生物芯片应用六大部分。在全球申请人中，日本精工爱普生、美国基因公司、日本尼康公司、日本佳能公司、美国安捷伦公司、美国昂飞公司等企业占据了申请量排行榜前列。　　由于生物芯片包含各种各样的分支技术，所以申请量排名靠前的企业也并非“十项全能选手”，而是各擅胜场。在光导合成制备生物芯片技术方面，尼康公司和昂飞公司的专利申请量突出——后者是世界第一家专门生产生物芯片的公司 微流控芯片制作方法与设备中，美国加州大学、加州理工学院和哈佛大学均位于前十，说明研究机构就该领域的研发仍起着一定先导作用。此外，卡钳生命科学公司在微通道技术和电泳芯片技术、昂飞公司在样品处理和生物芯片测序应用技术、三星公司在微阀技术和系统集成技术、基因公司在生物芯片的诊断应用方面、皇家飞利浦公司在样品处理和系统集成技术上均有不俗的专利实力。　　国内现状　　群雄逐鹿，机遇挑战并存　　《报告》课题组经检索与筛选，被选入生物芯片样本的中国专利申请共有3439件，来自中国申请人的专利申请占总量的66%，日本、美国其次，各占12%与10%。在所有的生物芯片中国专利申请中，芯片制作技术占67%、信号检测技术占13%、生物分子反应技术占12%，其余技术包括样品处理、数据处理和外围设备。　　生物芯片中国专利的主要申请人中，精工爱普生总申请量最多，其次是皇家飞利浦公司、三星公司、佳能公司、昂飞公司。排名前20位的中国申请人有16位，其中12家为大学和研究机构，仅有的4家企业是：博奥生物有限公司、天津生物芯片技术有限责任公司、上海生物芯片有限公司、上海裕隆生物科技有限公司。　　课题组负责人告诉中国知识产权报记者：“来自其他国家和地区的申请人中，很多公司并非专门做生物芯片研究，如排名前列的还有日立公司、索尼公司等。他们大都是知名公司，利用了自身的财力和已有的技术优势，结合生物芯片技术，从而涉足生物芯片领域。”　　“我们选取了8个技术分支作为分析对象。”课题组负责人向记者介绍，“发现在华申请中主要以芯片制作技术的申请为主，而近年来微流控芯片得到广泛应用，包含电泳芯片在内的生物芯片反应用途技术也有一定的申请量。此外，样品处理技术由于直接影响生物芯片检测的灵敏性和特异性而得到了较多的关注。”　　报告提供的数据显示，在微阵列制备方法和设备上，东南大学、清华大学、上海交通大学和博奥生物占有一定优势。在国外申请人中，皇家飞利浦公司、三星公司的专利申请都涉及多个技术分支。　　中国申请人向国外提交的专利申请则集中在生物芯片产业的上游和中游技术，其中芯片制作与样品处理相关的申请量总共占据66%。“探针”、“样品的提取与纯化”是申请量最多的二级技术分支。　　专家建议　　结合优势，进行技术突破　　《报告》指出，生物芯片的应用是生物芯片发展的目的所在，在《报告》所分析的诊断应用和测序应用中，来自美国申请人的专利占据绝对地位，说明美国企业在生物芯片领域的产业化道路上已走在各国之前。　　“在生物芯片领域，无论国内国外，合作申请均占有比较重要的地位。这与生物芯片技术本身就是生物学、微电子学和化学等多学科交叉的技术密切相关。”课题组负责人向记者介绍，世界主要申请人中，美国的昂飞公司、卡钳生命科学公司都专注于生物芯片领域，前者掌握着光导原位合成制备技术中的大部分关键技术，后者在微流控芯片领域占据绝对优势。日本许多著名的光学仪器公司利用其自身技术优势，在2000年之后纷纷进入生物芯片研究领域。　　“到目前为止，没有哪个国家或公司能够在生物芯片的所有环节上占据绝对优势，因此这对于我国生物芯片行业来说是一个机会。”课题组负责人表示，“从国际上的经验来看，要想在生物芯片核心技术上占据一定优势，必须借助本国行业的优势。最典型的例子就是日本，美国昂飞公司已经垄断了光导合成技术，而日本一些著名企业利用了其在精密仪器和光学检测方面拥有的强大技术优势，如尼康公司对光原位引导合成方面进行了很好的改进，就在生物芯片领域占据了一席之地。”　　该负责人说：“我国可以将技术上占优势的产业和技术与生物芯片行业结合起来。例如清华大学在机电技术和光学检测技术，东南大学在微电子技术方面具有较强的实力，企业可以利用这些优势，‘借’来‘东风’，集中在生物芯片加大研发力度，力争在关键技术中有所建树，改善现有的部分生物芯片企业自主研发滞后、主要依靠简单技术引进的局面。”　　《报告》还发现了一些有趣的现象：尽管昂飞公司等申请人拥有了较多的基础专利，但后来不断涌现的申请人中，很多公司采取外围专利战略，也达到了很好的效果。“各技术分支的发展程度并不一致，垄断程度有高有低，例如在样品处理领域，没有哪一方占据绝对优势，而分析发现我国在这一领域具有一定技术能力，若能集中资金和研发资源，还是有可能突破核心专利的。”课题组负责人表示。

安捷伦科技发布用于加速新一代测序技术样品和文库质量控制的自动化电泳系统 2011 年 11 月 7 日，加利福尼亚圣克拉拉市 &mdash 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）发布了安捷伦 2200 TapeStation自动化电泳系统，以实现新一代测序流程中样品和文库质量控制的自动化。2200 TapeStation配合预包装的即用型 ScreenTape 试剂耗材，能够简化和加快新一代测序工作流程中的质量控制。 安捷伦副总裁液相分离业务部总经理 Patrick Kaltenbach 称：&ldquo 我们对此次发布非常期待。TapeStation 功能多样，更不用说可直接使用的 ScreenTape试剂耗材,仅需要 2 微升样品便可进行高灵敏度分析，毋庸置疑，TapeStation 是进行样品和文库质量控制的最佳工具。&rdquo 安捷伦 2200 TapeStation 兼容 16 联条式样品卡和 96 孔板，是一款能够快捷测定生物样品质量的台式自动化系统。客户只需简单地将样品和 ScreenTape 消耗品载入一体式 2200 TapeStation 仪器中，每个样品仅需约 1 分钟即可轻松获得蛋白质、RNA 和 DNA 样品的完整分析结果。 今年年初被安捷伦收购的 Lab901 的共同创立人、ScreenTape 系列产品的创始人 Joel Fearnley 说道：&ldquo TapeStation 系统凭借其自动化、简便性和可扩展通量的独特性能，将成为核心研究实验室在基因表达、DNA 片段分析、蛋白质分离和新一代测序中进行样品质量控制的理想之选。对于这些应用，TapeStation 和 ScreenTape 能够快速得到结果，并且数据重现性出色，不论通量大小，单个样品的成本都相同。&rdquo 新的 TapeStation 和 ScreenTape 产品进一步壮大了安捷伦现有电泳产品线，包括安捷伦 2100 生物分析仪。该生物分析仪是第一款通过微流体进行生物样品分析的商业化仪器，也是在芯片、qPCR 和新一代测序工作流程中对 RNA 和 DNA 进行质量控制的业内领先产品。 安捷伦还提供业内一流的用于新一代测序的 SureSelect 靶向序列捕获系统，它是溶液型杂交捕获技术，由安捷伦与麻省理工学院-哈佛大学博德研究所最先研发成功。与安捷伦 2200 TapeStation 系统类似，SureSelect能够简化新一代测序的工作流程，便于研究人员仅对感兴趣的基因组区域进行测序。。 了解更多信息，请访问 www.agilent.com/genomics/TapeStation。 关于安捷伦科技 安捷伦科技（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，是化学分析、生命科学、电子和通讯领域的技术领导者，公司的 18500 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2010 财政年度，安捷伦的业务净收入为 54 亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn。 编者注：更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻，请访问安捷伦新闻网站：www.agilent.com.cn/go/news。

原标题：微流控芯片—注定被深度产业化的科学技术本文由霆科生物创始人、贝壳社BioShow嘉宾叶嘉明原创分享。微流控芯片已经发展成为一门涉及材料、化学、物理、微机电、生物、医学等领域的综合性交叉学科，我从2003年研究生阶段在导师田昭武院士的引领下有幸进入这个前沿领域，先后从事基础研究、应用研究、产品开发工作，到今天开始走上创业的道路，也仅仅只能说局部地领略到微流控芯片这个伟大“艺术平台”的魅力。因此，今天在有限的时间里，我主要结合个人体会谈谈微流控芯片技术的一些观点，希望能够起到“抛砖引玉”的作用。另外，本人在博士后阶段师从于微流控芯片领域著名专家——林炳承教授，此次分享的内容部分引用了中科院团队近二十年来在微流控芯片领域丰硕的科研成果，以及导师林炳承教授的观点。今天我和大家分享的主题是“微流控芯片——注定要被深度产业化的科学技术”。（一）微流控芯片简介1.1 微型化、集成化和智能化，是现代科技发展的一个重要趋势。伴随着微机电加工系统（MEMS）技术的发展，电子计算机已由当年的“庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。与之发展类似，今天我们介绍的微流控芯片，又称芯片实验室（Lab-on-a-Chip），是一种以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。1.2 各种材质和功能的微流控芯片及实验室相关配套仪器微流控芯片早期也是从MEMS技术发展而来，通过微加工工艺在硅、金属、高分子聚合物、玻璃、石英等材质的基片上，加工出微米至亚毫米级的流体通道、反应或检测腔室、过滤器或传感器等各种微结构单元，而后在微米尺度空间对流体进行操控，配合流体控制或分析仪器自动完成生物实验室中的提取、扩增、萃取、标记、分离、分析，或者细胞的培养、处理、分选、裂解、分离分析等过程。1.3 微流控芯片的发展及应用领域上世纪90年代初，A.Manz等人采用芯片实现了此前一直在毛细管内完成的电泳分离，显示了它作为一种分析化学工具的潜力；90年代中期，美国国防部提出对士兵个体生化自检装备的手提化需求催生了世界范围内微流控芯片的研究；在整个90年代，微流控芯片更多的被认为是一种分析化学平台，因此往往和“微全分析系统”（Micro Total Analysis System, u-TAS）概念混用。因此，原则上，微流控芯片作为一种“微全分析”技术平台可以应用于各个分析领域，如生化医疗诊断、食品和商品检验、环境监测、刑事科学、军事科学和航天科学等重要应用领域，其中生物医学分析是热点。2000年G. Whitesides等关于PDMS软刻蚀的方法在Electrophoresis上发表，2002年S. Quake等以微阀微泵控制为主要特征的“微流控芯片大规模集成”文章在Science上发表，这些里程碑式的工作使学术界和产业界看到了微流控芯片超越“微全分析系统”的概念而发展成为一种重大的科学技术的潜在能力。例如，利用微流控芯片作为一种微反应器，通过在微流控芯片上开展组合化学反应或结合液滴技术，有望用于药物合成与筛选，或纳米粒子、微球、晶体等的高通量、大规模制备，甚至形成一种“芯片上的化工厂或制药厂”。（二）微流控芯片的战略意义自微流控芯片诞生以来，一直受到学术界和产业界的极大关注。2001年，“Lab on a Chip”杂志创刊，它很快成为本领域的一种主流刊物，引领世界范围微流控芯片研究的深入开展。2004年美国Business 2.0杂志在一篇封面文章把芯片实验室列为“改变未来的七种技术之一”。2006年7月Nature杂志发表了一期题为“芯片实验室”专辑，从不同角度阐述了芯片实验室的研究历史、现状和应用前景，并在编辑部的社评中指出：芯片实验室可能成为“这一世纪的技术”。至此，芯片实验室所显示的战略性意义，已在更高层面和更大范围内被学术界和产业界所认同。2.1 作为一种战略性的科学技术，微流控芯片的发展有它的内在必然性首先，微型化是人类社会发展的一种趋势，面对我们所生存的已经消耗过度的地球，微型化反映了人类对资源枯竭的忧虑和对资源利用的优化。其次，世界上有太多的技术和流体操控有关，而当被操控的流体在一个微米尺度的空间里流动的时候，会出现很多新的现象，其中的一部分至今还没有被我们所充分认识。第三则是基于对系统研究的需求。系统学研究整体，更研究构成整体的各个局部之间的相互联系，自古以来，人类一直缺少微小但又能操控全局的工具，微流控芯片能承载多种单元技术并使之灵活组合和规模集成的特征使其可能成为系统研究的重要平台。2.2 微流控芯片的战略意义还根植于它和信息科学、信息技术的特殊关系一般认为，在二十世纪，人们借助于电子在半导体或金属中流动得到的“信息”，成就了具有战略意义的信息科学和信息技术；而在二十一世纪，通过带有可溶性生物分子或悬浮细胞的水溶液在微流控芯片通道或平面上流动以研究生命，理解生命，以至部分地改造生命，将有可能同样成就一种新的具有战略意义的科学技术：微流控学。因为，“生命”和“信息”构成了现代科学技术的核心。2.3 微流控芯片——当今国家产业转型的一种先导型科学技术微流控芯片是注定要被深度产业化的科学技术。这种判断首先当然是源于全球性产业转型需求的不可逆转，需求加剧，进程加快；另一方面，或许更为重要的，则是基于对这一科学技术在一些重大领域不可替代性的认识，而这种认识只是在最近的若干年内才被人们所逐步接受。它很可能发展成为当今产业转型的一种模式，对以生物经济为代表的新型经济产生重要影响。例如未来几年内，如果将微流控芯片与“生物手机”、“互联网+”进一步结合，这样一个由一种新兴技术引发的可能具有全局性影响的趋势，是否能够因此诞生一批“风口”行业值得大家期待。（三）基于微流控芯片的代表性关键技术3.1 新一代床边诊断（point of care test，POCT）技术——Microfluidics-based POCTPOCT可直接在被检者身边提供快捷有效的生化指标，现场指导用药，使检测、诊断、治疗成为一个连续过程，对于疾病的早期发现和治疗具有突破性的意义。POCT仪器发展趋势应是小型化、“傻瓜”式，操作简单，无需专业人员，直接输入体液样本，即可迅速得到诊断结果，并将信息上传至远程监控中心，由医生指导保健。目前，市场上有多种即时诊断方法，简单的流动测试工作没有流体管理技术，而当测试复杂性增加时，微流控技术是必要的。微流控芯片所具有的多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成的特点已使其成为现代POCT技术的首选，经过近年的发展，已涌现了一批微流控芯片POCT分子诊断和免疫诊断的成功案例。(Cited from: Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices, Lab Chip, 2012,12, 2118-2134)3.2 超高通量筛选的主流平台——微流控液滴芯片在微流控芯片通道上加入两种互不相溶的液体，将其中的分散相以微小体积单元（10-15 L-10-9 L）的形式和极快的速度（100-10000个/秒）分散于连续相中,即可形成用作微反应器或微量生化样品载体的液滴。微流控芯片液滴已被认为是迄今为止最重要的微反应器，能提供一种在单分子和单细胞层面快速开展超大规模,超低含量反应的平台。液滴操控灵活，形状可变，大小均一，又有优良的传热传质性能，产生频率已达数十到数百KHz，在高通量药物筛选和材料筛选领域显示了巨大的潜力。(Cited from: Reactions in Droplets in Microfluidic Channels, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7336-7356)3.3 哺乳动物细胞及其微环境操控平台——微流控芯片仿生实验室由于微流控芯片的构件尺寸和细胞吻合，并可同时测定物理量、化学量和生物量，它已成为对哺乳动物细胞及其微环境进行操控的最具潜力的平台。目前已可以构建微米量级且相对封闭的三维细胞培养、分选、裂解等操作单元，并把这些单元成功延伸到组织和器官。器官芯片是一种更接近仿生体系的模式，可在一块几平方厘米的芯片中培养各种活体细胞，形成组织器官，乃至由不同器官芯片进一步组成活体芯片，从而模拟一个活体的行为并研究活体中整体和局部的种种关系。在药学领域，器官芯片将被部分替代小白鼠等模型动物，用于验证候选药物，开展毒理和药理作用研究。（四）微流控芯片的产业化现状和发展趋势4.1 微流控芯片的市场前景微流控芯片作为一种革命性的技术平台，其市场前景显然是极其巨大的。最近几年微流控芯片取得了突破性进展，引起产业界的极大关注。这些突破性进展主要表现在两个方面，一是已涌现出一批关健性技术，它们在很大程度上具有不可替代性，并因此形成以医学和药学为代表，覆盖面很宽的应用领域，例如最近发展起来的器官芯片、液滴微流控芯片。其中，器官芯片或人体芯片，有望部分代替药物研发过程中的临床前动物实验，最大限度地节约研发成本、缩短研发周期，并且解决动物权等伦理问题，具有极其巨大的潜在市场价值。二是其中的一些应用已经或正在形成规模产业，例如基于微流控技术的新一代床边诊断（Microflluidics-based POCT)系统，被产业界认为目前最有可能成为“Killer Appliction”（杀手级应用）的微流控芯片产品，其市场预计从2013年的16亿美元增长到2019年的56亿美元。（微流控即时诊断市场预测，法国市场研究机构Yole Development提供的数据，转载自互联网）4.2 目前市场上几种代表性微流控芯片产品4.3 微流控分析芯片产品现状及发展趋势总体而言，当前的微流控芯片产品及发展趋势总结如下（个人观点，供探讨）：4.4 微流控芯片产业化关键问题（个人观点，供探讨）：（1）技术：需要解决微流控芯片批量生产工艺（微加工、键合、表面修饰）；重点是要解决芯片质控问题。（2）人才：急需多学科交叉人才、企业研发人员、专业化市场人员进行微流控芯片产品的开发及推广；国内芯片人才特别是在企业从事产品开发的芯片技术人员较为缺乏，专业的人做专业的事！这个很重要。（3）产品：急需具有“Killer Application”特征的微流控产品引领行业市场（产业界一致看好microfluidics-based POCT 系统）；普遍认为poct最大市场是应用于医疗诊断行业，这个行业市场最为巨大毫无争议；或许在中国，食品安全、环境检测是否能够首先成为“中国特色”的killer application的一个案例，值得探讨？（4）资本：需要有长远目标的资本或金融机构的积极介入与扶持；个人认为，微流控芯片实验室已经到了产业化的前夕，希望有远见的企业家尽快介入到这一技术的发展过程中来，大家同舟共济，一起滚打几年，一起来改进技术，培育市场，共同发展。某种意义上说，这也是一种机会，等市场完全成熟了再介入进来可能就太晚了一些。（5）政策支持、强强合作：具有强大研发实力的企事业单位和丰富技术积累的科研院所鼎力合作）。（五）我们的工作和未来展望5.1 霆科生物介绍杭州霆科生物科技有限公司（TinkerBio）是一家专注于微流控芯片产业化的国家级高新技术企业，是国内知名的微流控芯片CDMO（合约研发与制造）服务商和先行者。公司依托浙江清华长三角研究院分析测试中心、浙江省应用酶学重点实验室等平台，以微流控芯片技术为核心，围绕食品安全、环境水质检测、医疗体外诊断等领域，坚持“让微流控变得更简单”发展使命和“微流控技术为用户赋能，实现合作共赢”的经营理念，致力于为用户提供最专业、最全面的微流控芯片产品设计开发与生产制造整体解决方案。5.2 微流控芯片产业化进展霆科生物从2014年成立至今，已投入研发经费数千万元，具备PMMA、PC、COC、PDMS、玻璃等材质的微流控芯片从研发到量产全流程转化能力。目前，公司已为国内外上百家食品安全、环境水质与IVD领域的龙头企业与上市公司提供产品（联合）开发与生产服务，已有多项微流控POCT产品实施转产。 霆科生物研发团队承担及参与国家、省市级重点研究课题10多项，已获得授权的专利、软著共50余项，公司已被认定为“杭州市青蓝企业”、“浙江省科技型中小企业”、“浙江省高成长科技型中小企业”、“浙江省最具成长性科技型百强企业”、“杭州市高新技术企业”、“国家高新技术企业”。5.3 未来展望未来十年、二十年内，微流控芯片注定成为一种被深度产业化的科学技术，世界范围内的微流控芯片的科学研究及产业竞争也将日趋激烈。中国被认为是在微流控芯片领域研究水平较高的国家之一,但国内的微流控芯片产业仍处于起步阶段，仅有为数不多的微流控产品面世，远落后于欧美等发达国家。尽管如此，我们欣喜地发现，近年来中国开始有越来越多的微流控技术专家、市场化专业人士，以及科研院校、企事业单位、投资机构，关注并投身于微流控芯片产业化。我们有理由相信，微流控芯片在中国的成功产业化值得期待。最后希望更多关注微流控芯片的人，更多地参与到这个领域来，共同努力！MicroChip,BigWorld!

导读反刍动物是指具有反刍习性的一类哺乳动物，如牛、羊、长颈鹿、兔子等。反刍动物采食一般比较匆忙，大部分未经充分咀嚼就吞咽进入瘤胃，经过瘤胃浸泡和软化一段时间后，食物经逆呕重新回到口腔，经过再咀嚼混入唾液并再吞咽进入瘤胃，这种行为称为反刍行为。反刍动物的食物种类比其他种类的动物更丰富，结构组成也更复杂，但草料中的粗纤维含量较高导致其难以消化，反刍动物依赖于胃部微生物群的代谢能力来消化各种物质，但其转化效率低也是养殖业广泛关注的问题。虽然已有研究证明瘤胃中不同微生物的活性可以调节宿主利用植物生物能量的能力，但定植于宿主瘤胃中的微生物却很少受到关注。奥地利维也纳兽医大学的Cameron等人在Research Square在线发表了题为《Differential partitioning of key carbon substrates at the rumen wall by recently diverged Campylobacteraceae populations》的研究论文。文章采用多重数字PCR（dPCR）量化同一菌科的两种菌群，分析反刍动物瘤胃上的定植菌群分布及生物进化动态，为今后畜牧业提高动物代谢能力的研究提供了新思路。应用亮点：▶ 宏基因组测序发现瘤胃上皮细胞中弯曲杆菌科两个种群的基因序列高度相似，利用naica微滴芯片数字PCR系统可以对两个种群进行精准量化。▶ 使用不同培养添加物后，可以利用naica微滴芯片数字PCR系统进行微生物种群分布跟踪。研究成果：作者通过对瘤胃上皮微生物组的16S rRNA扩增子分析发现了一个优势菌株（OTU）为弯曲杆菌科（Campylobacteraceae），并通过宏基因组测序发现该OTU两个主要种群Ca. C. stinkeris与Ca. C. noahi的基因含量高度相似，但pgl（蛋白质糖基化）操纵子不同。为了探究Ca. C. stinkeris与Ca. C. noahi两个种群空间分布的差异，作者通过naica微滴芯片数字PCR系统比较了这两个种群在不同动物瘤胃乳突离上皮壁最近和最远两个位置的含量。结果发现不同动物的两个种群在这两个位置的比例接近。▲图1 Ca. C. stinkeris 和Ca. C. noahi在动物瘤胃乳突顶端和隐窝的含量比例。A）从乳突切片两个位置提取DNA使用dPCR进行定量分析。B) Ca. C. stinkeris 和Ca. C. noahi在动物瘤胃乳突两个位置的含量比例。横坐标为取样动物的名字。然后作者使用naica微滴芯片数字PCR系统对两种菌群进行生长和适应性测定，数据显示Ca. C. stinkeris可以在以醋酸盐为主要碳源时积累的生物量，更好地生长，但被丙酸盐抑制，而Ca. C. noahiz在任何一种添加物存在的情况下在都没有检测到生长优势。因此，作者推断可能存在一些其他机制来最小化竞争，这种机制通过某些代谢生态位维度上的分化，防止它们生长动力学的重叠来支持两个种群的共存。▲图2 醋酸盐利用和丙酸盐抗性检测。A)通过种群特异性dPCR，评估添加5 mM醋酸盐（acetate）或丙酸盐（propionate）对生物量积累的影响。分别用单个菌株(左，单一培养)和竞争菌株(右，共培养)进行了实验。通过数字PCR这种精准的定量技术，作者发现在瘤胃乳突的顶端和隐窝都分布有这两种优势菌群，且与上皮细胞分布数目无显著的相关性。另外，这两种菌群能够促进相关脂肪酸的代谢，进而发挥促进食物消化的功能。该文章为通过调节反刍动物体内某些盐离子浓度来调节优势菌群的分布比例进而提升消化能力提供了思路。

原标题：Advanced Materials封面文章：清华大学王文会课题组报道基于毛细作用的用于紧凑和高通量介电泳微流控的大阵列液态金属电极近日，清华大学精密仪器系王文会课题组提出了基于毛细作用的液态金属厚电极大阵列加工方法，并应用于微流控介电泳高通量分离。该方法可按需制备任何数量的液态金属厚电极图案，将现有介电泳分离通量提高1个数量级，并有潜能继续提高2个数量级。该成果近日以“毛细作用赋能的用于紧凑和高通量介电泳微流控的大阵列液态金属电极”（Capillarity Enabled Large-Array Liquid Metal Electrodes for Compact and High-Throughput Dielectrophoretic Microfluidics）为题在期刊《先进材料》（Advanced Materials）上发表，并被选为封面（Front Cover）。 研究背景与成果 在生物技术、细胞生物学和生物医学分析中，高效分离生物粒子至关重要。传统使用标记的方法存在设备昂贵、耗时和对下游分析的潜在影响等问题。微流控技术中的介电泳（DEP）技术作为一种无标记方法，提供了可控、低损伤、低成本的分离方案。然而，DEP技术长期受到两方面限制，一是低通量的限制，难以满足实际临床样本的大样本量处理需求；二是多依赖于尺寸差异进行分离，难以分离尺寸相近的生物粒子。针对以上难题，清华大学精仪系仪器科学与技术研究所王文会课题组提出了一种独特的微电极加工方法，采用液态金属作为电极材料，通过在电极通道中设计不同阈值的毛细阀（CBVs）结构，从而实现对液态金属的精准控制，在紧凑的DEP微流控芯片中制造大阵列液态金属厚电极（图1）。实验证明，这种方法可以在拇指大小的空间中集成5000对液态金属厚电极。在100微升每分钟的高流速下，该芯片对流过5000对电极的PS微球产生显著的DEP累积作用（偏转40微米），通量是同类技术的10倍；并具备基于粒子介电性质差异与尺寸差异的高通量分离能力，突破了DEP对于尺寸相近的粒子样本难以分离的局限。 图1：基于毛细作用制备的大阵列液态金属厚电极微流控芯片技术成果展示本工作利用毛细阀（CBVs）提供的强大被动流体控制能力实现液态金属厚电极自组装（图2）。电极通道通过具有高阈值压强的小孔与样品通道连接，小孔作为截止阀防止液态金属进入样品通道。此外，每组电极行和列的交叉点处放置了中等阈值压强的CBVs结构，充当被动切换阀，能在液态金属流动时自动改变路径。根据所设计的结构，当液态金属注入电极通道时会按照预设路径自动填充满电极通道，形成紧凑的大阵列液态金属厚电极。由于每组电极在液态金属填充过程中具有相同的结构和工作条件，因此电极数量可以无限扩展。图2：基于毛细阀的液态金属电极阵列自组装工作流程制备液态金属厚电极只需要普通注射器手动完成，自组装过程方便快捷，成品率仅受芯片流道的质量影响。使用制备有5000对液态金属厚电极的微流控芯片，验证了粒子偏折的高通量能力。如图3所示，电极阵列对高速流过的PS微球施加介电泳推力，5000对液态金属厚电极的累积介电泳偏折（ADD）效应使得在最高100微升每分钟（约0.28 m/s）的高通量场景下仍能实现约40微米的DEP偏转，该通量是当前技术所能实现通量的10倍。图3：高通量介电泳PS微球偏折该芯片进一步用于分离各种混合样品，充分展示了其独特的能力和广泛的可用性。这些样品包括尺寸差异较明显的MCF7癌细胞和小鼠红细胞、尺寸相近的MCF7癌细胞和马白细胞、尺寸基本一致的HeLa癌细胞和A549人肺癌细胞，展示出芯片具有优异的基于介电性质差异和基于尺寸差异的分离能力。特别地，在模拟血液中CTCs分离的实验中，以尺寸相近的人体外周血单核细胞PBMCs和A549的混合样品为例，根据两种细胞的介电特性计算，选择100 kHz作为工作频率，使PBMCs受到负介电泳力，A549细胞受到正介电泳力。在实验过程中，样品流速保持在70微升每分钟，图4展示了芯片出口处在有无DEP作用对比下的细胞流线和概率密度分布，印证了A549细胞与PBMCs连续高速分离效果，展示出巨大的临床应用潜能。图4：高通量介电泳细胞分离值得强调的是，在原理展示的基础上，芯片电极数量和分离通量等指标还可以持续提升。电极结构可以灵活调整以适应特定的DEP应用场景需求，其数量根据需要可以无限扩展；在芯片制作采用更坚固的封装条件下，分离通量还可以提升多达2个量级。本工作提出了一种简便灵活的方法，在紧凑的微流控芯片中制备大阵列液态金属厚电极，通过介电泳在各电极对的累积作用效应，实现高通量生物样本（细胞）分离。基于毛细作用的液态金属填充通道的方法为液态金属自组装成为复杂的图案提供了新思路和新手段，其应用不局限于本研究中重点展示的微流控分离芯片，也可应用于其它需要液态金属电极图案的场合中，如柔性电子、功能材料等蓬勃发展的广大领域。本工作的完成单位为清华大学精密仪器系、精密测试技术与仪器全国重点实验室。精仪系博士研究生柴惠超为第一作者，精仪系王文会副教授与合肥工业大学黄亮副教授为共同通讯作者。中国人民解放军总医院吴其艳研究员、鞠忠建研究员、精仪系博士生朱焌文、丰泳翔、梁非为论文工作做出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310212

p　　近日，浙江大学方群教授研究组研制出一台可完全手持并独立工作的高速毛细管电泳分析仪，这是迄今为止国际上尺寸最小的基于激光诱导荧光检测的高速毛细管电泳分析仪，该成果以“A Low-Cost Palmtop High-Speed Capillary Electrophoresis Bioanalyzer with Laser Induced Fluorescence Detection”为题发表在学术期刊“SCIENTIFIC REPORTS”上，并得到separationNOW.com网站的亮点报道。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/e0f43721-a7ac-462c-94aa-a0fb41e09f23.jpg" title="1_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong掌上高速毛细管电泳生化分析仪外观/strong/pp　　高速毛细管电泳(High-speed capillary electrophoresis, HSCE)技术自1991年被提出以来，因其快速、高效又耗样量少的特点，在分析化学领域得到快速发展。近年，即时检测(Point-of-Care Testing, POCT)、环境监测、现场勘查和空间探测等领域的发展对分析仪器的微型化和自动化水平提出了更高的要求，借助于微流控技术的发展、电子元件的集成，小型化也成为HSCE系统的一个重要发展方向。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong麻雀虽小五脏全，极简策略显神通/strong/span/pp　　这款掌上HSCE分析仪整体尺寸仅为90 mm× 75 mm× 77 mm(长× 宽× 高)，重300 g，成本只有约3500元。体积虽小，但内部却集成了缺口管阵列自发进样模块、毛细管电泳模块、正交型激光诱导荧光检测模块、高电压模块及电子电路控制模块这五大部分。在该仪器研制过程中，采用了“极简微型化”的策略，即基于对仪器分析原理的本质化理解和前期基础研究的成果对仪器进行最大程度的简约化系统设计，保留核心功能，删减暂不必要的次要功能，同时充分借用其他学科领域内低成本的商品化元器件构建仪器系统，达到简化系统结构、缩小仪器体积、大幅降低仪器成本的目的，同时在分析性能上仍可达到与常规分析系统相当的水平。/pp　　该研究组之前发展的具有自主知识产权的缺口管阵列自动进样技术、皮升级平移自发进样技术、斜45° 检测正交型激光诱导荧光检测技术等，为微型化HSCE分析仪的研制提供了坚实的基础。而极简微型化策略和低成本元器件的采用，以及对仪器电子电路的最大程度的集成与优化共同促进了这款微型化仪器的出台。利用在淘宝网上购买的数码相机自动对焦模块中使用的微型平移台，以及200 μL离心管，即可构建一个自动化的缺口管阵列自动进样系统，体积仅为传统平移台系统的百分之一，其移动距离可达到17 mm，定位精度达到10 μm，而其成本仅为20元。/pp　　在激光诱导荧光检测模块研制过程中，虽然遵从极简微型化策略而使用了小体积的405 nm激光二极管光源、光电二极管检测器和聚焦透镜，但通过采用独特的斜45° 正交型光路以及对系统的深入优化和挖掘潜力，仍能保留较高的仪器检测性能，在S/N=3的条件下，对荧光素纳的检出限达到1.02× 10-9 M，足以与部分使用光电倍增管的常规激光诱导荧光检测器相媲美。此外，通过采用自主设计和加工的整体型光路框架可将激光光源、激光聚焦透镜、毛细管支架与对准装置、荧光收集透镜、荧光滤光片、光电检测器等元件集成于一体，使得整个检测模块的体积仅为44 mm× 42 mm× 40 mm。/pp　　在毛细管电泳分离部分，利用缺口管进样系统和平移自发进样方法可实现90 pL的微体积进样，即不需采用昂贵和加工复杂的电泳芯片，只采用普通的短毛细管即可完成高速毛细管电泳分离操作。同时，利用微型化的高电压模块(22 mm× 22 mm× 22 mm)，可提供0 至 - 6000 V 的电泳电压。/pp　　熟悉分析仪器研制的人都知道，要实现分析仪器的微型化，仪器的电子控制系统是关键难点之一，电子控制系统需要实现荧光信号的实时采集和处理、图谱的实时显示及数据的保存。更为重要的是，要实现真正的掌上型应用，整个系统需要由小体积的电池供电，而分析仪中的激光二极管、微型平移台和电泳高压模块对电池来说均是耗电的大户。因此，系统除了选用超低功耗嵌入式微控制器实现了控制系统的集成化外，在降低功耗方面还做了很多努力，最终成功实现了仪器的电池供电，单块容量为1150 mA的锂电池可提供10小时以上的连续工作时间。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/e0cc5945-dcd7-4c82-9acb-302624aceeb3.jpg" title="2_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong掌上高速毛细管电泳生化分析仪内部结构照片/strong/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong分离模式多样化，仪器应用尤可期/strong/span/pp　　该掌上HSCE分析仪以3.8 cm的毛细管作为分离通道，仅用7秒的时间即可完成3种氨基酸的电泳分离，在如此短的时间内不会形成明显的焦耳热效应，电泳分离可获得约1 μm 塔板高度的高分离效率。这台掌上HSCE不仅适用于氨基酸的毛细管区带电泳分离，也实现了手性氨基酸(D、L-亮氨酸和D、L-天冬氨酸)的胶束电动毛细管色谱快速分离，还实现了5 个DNA片段、3个蛋白质的毛细管凝胶电泳分离。该仪器还被应用于KRAS原癌基因诊断中的PCR产物和酶切产物实际样品的分析。电泳分离图谱直接显示在仪器外壳上的液晶显示屏上，并同步保存在MicroSD数据存储卡上，也可以通过蓝牙模块无线发送到手机或者平板电脑上进行实时监测。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/d29702a5-d745-4964-87df-547353e8c955.jpg" title="3_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong掌上高速毛细管电泳分析仪在线分离结果照片/strong/pp　　纵观当下的需求和这款掌上HSCE分析仪的性能特点，该仪器作为一个起点，将有助于开拓HSCE更多新的应用领域：几分钟的DNA片段分离有望取代繁琐耗时的平板凝胶电泳，在广大生化实验室中得到普及 用价廉易得的低成本毛细管取代电泳芯片，自动化的操作和四按键的便捷控制成为走进家庭的敲门砖，进而实现个体化健康管理和疾病预防 电池供电超长待机，这是一款行走的HSCE，借此进行床旁检测、传染病监控等指日可待。/pp　　该论文的第一作者为浙江大学化学系微分析系统研究所潘建章副研究员、方盼博士和方晓霞博士，通讯作者为浙江大学化学系微分析系统研究所方群教授。特别感谢国家自然科学基金(21435004，21227007和21027008等)对该项工作的支持!/pp　　SCIENTIFIC REPORTS文章链接：/pp　　https://www.nature.com/articles/s41598-018-20058-0/pp　　separationNOW.com报道链接：http://www.separationsnow.com/details/ezine/161ada26e8d/Cheap-analysis-in-the-palm-of-your-hand-A-miniature-CE-device-made-with-off-the-.html/p

美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出一种微流体芯片，可利用无线电频率发射器(RFID)来为电泳实验供电。这是科学家首次开发出芯片远程供电实验室设备。　　电泳是利用电场来操纵带电粒子的一种技术。为了提高通量，科学家已经开发出一些微型芯片，不过这些芯片往往需要配以庞大笨重的电气设备。　　加州大学圣地亚哥分校的研究人员将芯片电路印刷在一块塑料板上，电路板的空腔中含有大量微孔，并充入带负电的纳米粒子。负电粒子最初呈随机运动状态，研究人员引入可识别RFID的电场，此时负电粒子被困在带正电荷的微孔中。利用RFID识别卡发送无线电频率脉冲后，将产生电流为芯片供电。　　该设备的特点是生产成本低，简单易用，如果将RFID发射器安装在显微镜上，可利用显微镜和摄像机来捕获粒子移动的图像。研究人员表示，该芯片对于习惯使用光学显微镜进行疾病诊断的病理学家和临床医生来说是一个福音，它可以简化复杂精密的电子设备的操作，进而提高医生的疾病诊断能力。相关论文发表于《芯片实验室》(Lab on a Chip)。

原位电镜（in situ transmission electron microscopy）是一种在电子显微镜下实时高空间分辨率观察和记录材料或样品在不同条件下变化的技术，这种技术的应用涵盖了多个领域，包括材料科学、纳米科技、生物学等。特别是得益于气体和液体环境的引入，大大的拓展了原位电镜技术的应用范畴，如腐蚀科学和催化反应等。电子显微镜本身具有非常高的真空工作环境，因此，气相和液相反应介质通常被密封在一个非常小的纳米反应器里面。由于氮化硅（SiNx）具有易于微纳米制造且在一定厚度下仍有可靠的力学特性及适度的电子透明度等优点，被广泛应用于原位电镜中芯片用的密封膜材料。在过去20年，基于像差校正器、单色器及直接探测器等硬件技术的发展，电子显微镜本身的性能包括空间和能量分辨率都得到显著提升。但是原位电子显微学直到目前为止，在空间分辨率上并无显著突破。关键原因是作为密封的SiNx膜材料限制了电镜本身及原位实验的品质因子。目前商用的SiNx膜的厚度一般为50 nm，而气相和液相电子显微学一般需要用两个原位芯片，这样仅密封膜的厚度就高达100 nm。如此厚的密封膜会造成非常高的有害电子散射，大大降低了原位电子显微学实验中采集的各种数据的信噪比。在原位电子显微学领域，学者们都一直认为降低SiNx膜的厚度非常必要，但是直到目前仍很难实现，因为仅通过刻蚀降低SiNx膜厚度，会造成力学性能的显著恶化。针对此问题，美国西北大学的Xiaobing Hu和Vinayak Dravid教授研究团队从自然界蜂窝结构稳定性获得灵感，巧妙利用掺杂浓度对Si的刻蚀速率影响，在观察窗口区域引入了额外的微米尺度Si支撑图案，成功的将SiNx膜的厚度从50 nm降至10 nm以下。这种在窗口区域具有支撑图案的超薄原位芯片具有很多优点，如优异的力学性能、耐电子束辐照、充分大的可观察区域，保证了该超薄芯片在原位电子显微学上的广泛应用。基于Pd的储氢特性，作者系统了探索了超薄芯片对原位实验测量品质因子的影响，及Pd纳米颗粒的吸/析氢行为。图1. 超薄原位电镜用芯片的制备及其优异的力学稳定性和电子束耐辐照性能，插图A、C中标尺分别为10 mm, 100 μm图1A显示超薄芯片的制备过程，图1B显示了具有不同厚度的SiNx窗口的原位芯片。图1C的扫描透射模式下的暗场和明场像显示出超薄芯片窗口区域的蜂窝状特征。图1D显示出这种超薄芯片优异的力学特性，即使在5 nm厚的情况下，仍能承受1个大气压，完全满足绝大多数的气相原位实验。图1E显示出超薄芯片非常好的耐电子束辐照特性，当厚度从50 nm降到10 nm时，临界电子束剂量几乎没有改变。图1E为用光学方法和电子能量损失谱测量的不同厚度的SiNx膜数据。图2. 基于超薄原位芯片的气相电子显微学实验品质因数的显著提升图2A为理论模拟不同厚度的SiNx对Au纳米颗粒明场像信噪比的影响，对于超薄原位芯片而言，即使在电子剂量比较低的情况下，仍可以拥有很好的信噪比，成像质量比较高。图2B、C显示出在一个大气压的Ar环境不同SiNx膜厚度下的高分辨像对比。可以看出与常规50 nm厚的原位芯片相比，超薄芯片的应用不仅提高了图像的信噪比，分辨率也从2.3 Å提高到1.0 Å。图2C显示出了能谱对比结果，可以看出在一个大气压的Ar环境下，当原位芯片窗口区域膜厚度从50 nm 降低到10 nm时，Ar/Si峰值比从0.59%升到8.3%，提高了14倍以上。图2E-G数据显示了超薄原位芯片显著提高了电子能量损失谱分析的灵敏度。图3. 基于超薄原位芯片电子显微学在储氢材料中应用图3A、3B为在不同支撑载体下纳米Pd颗粒的电子衍射对比图，可以看出超薄芯片显著压制了膜材料本身的有害电子散射，提高的电子衍射的信噪比。而这也允许研究人员在原位气相实验中进行定量衍射分析。图3C-D的原位电子衍射，显示出Pd纳米颗粒在原位充氢、放氢过程中的相变行为。图3E的电子能量损失谱分析确认了相变产物PdHx的产生。基于气相超薄原位芯片的设计与探索实验，作者提出这种超薄芯片的设计策略可大规模推广到液相原位及其它基于SiNx的原位芯片上，大大提高原位电子显微学实验的品质因子，从而允许研究人员在原位实验过程中不单单观察形貌变化，可将其它先进电子显微学方法应用到原位实验上来。更进一步，这种超薄芯片也可拓展到原位X射线领域。可以说，超薄芯片的概念提出，将大大的影响整个原位实验领域。这一成果近期发表在Science Advances上，美国西北大学胡肖兵研究副教授，Vinayak Dravid讲席教授为文章的通讯作者，Kunmo Koo博士为文章的第一作者。

多重分析，即在单个反应中检测多个靶标，可以帮助用户节省宝贵的样品，并节省时间、试剂和成本。此外，和做多次单重实验相比，由于多重反应所有靶标都在同一个反应中进行扩增和检测，使得样品和试剂的移液操作误差减少，因此多重检测可以提高定量精度。naica微滴芯片数字PCR系统的多重检测与单重检测一样灵敏和精准。专业的分析设计和优化可以实现更复杂的多重检测，从而在单个PCR反应中用多对引物和探针扩增多个DNA目标。Crystal Miner软件是一个开放的数据分析软件，可以通过其提供的强大工具来帮助优化和完成多重分析。评估引物和探针性能的实验指南1.Stilla建议使用naica multiplex PCR mix，该试剂设计的初衷是为了得到更好的多重naica微滴芯片数字PCR系统的实验数据。2.单重反应测试。在进行多重反应之前，每个引物/探针/模板均需要进行单重性能验证。例如，对于三重分析，在多重反应混合进行之前，首先应对核酸靶标进行三个单重反应。当进行单重反应时，预期结果只出现单一阳性。3.为了优化多重分析性能，样品性质也是十分重要的因素(例如，游离DNA和基因组DNA需要设计不同的DNA片段，分析游离DNA需要设计成短片段DNA，分析基因组DNA需要设计更完整的DNA片段)。4.使用的DNA模板应该没有污染物和可能的抑制剂。如果样品材料稀少或不容易获得，可以合成寡核苷酸作为模板分析优化。5. 评估每个单重反应的退火温度范围，在最佳反应温度下，阳性和阴性微滴分离良好且没有非特异性扩增(图1)。由Crystal Miner软件(图2)提供的Stilla可分离评价可以作为一种度量标准，用于确定所有探针的最佳退火温度。如果单重反应没有被很好地优化，可能会出现明显的非特异性扩增。此外，非特异性扩增可能由几个非优化参数造成。包括引物/探针二聚体或引物/探针非特异性。在这种情况下，可以采用多种方法限制非特异性序列的扩增，如提高退火温度、进行touch down PCR或重新设计引物序列等。实验前可使用相关软件评估引物探针的特异性。▲图1 ：Crystal Miner软件展示单重反应一维点状图，在60°C到65°C退火温度内， 蓝色、绿色和红色荧光通道检测到的荧光强度。黑框部分表示单重反应的最佳退火温度。可分性评分(e)可用于确定3个靶标扩增的最佳退火温度。(带*数字为可分性评分)▲图2 ：可分性评分是基于阳性和阴性微滴群体的距离。可分性评分是由Crystal Miner软件自动计算，并可以在高级QC标签栏下找到。6.在选定的退火温度下，使用所有引物和探针进行多重naica微滴芯片数字PCR系统，并以区分度为指导，评估反应性能。如果有需要，可从以下几点优化:★ 调整PCR的循环数——建议从45个循环开始，并增加循环数，以进一步优化阳性和阴性微滴群体之间的分离度。★ 调整引物和探针浓度——naica微滴芯片数字PCR系统推荐的引物和探针浓度范围可从0.125到1μM (图3)。对于多重分析的设计建议从较低的浓度范围开始,以减少反应的复杂性,减少引物和探针所占据的体积。▲图3。Crystal Miner软件的一维点状图显示了一系列引物(左图)和探针(右图)浓度不断增加时蓝色检测通道中的荧光强度。黑框部分表示良好的可分性评分，及在低引物探针浓度的选择标准下确定的用于多重分析的引物探针浓度。(带*数字为可分性评分)★ 使用修饰的碱基，如锁核苷酸(LNA)碱基或小沟结合基团(MGB)，以提高探针的Tm值，同时保持较短的长度(可能20nt)。然而，在多重检测中建议探针添加的MGB不超过2个，以避免扩增减少。7.评价引物和探针的相互作用：在同一个多重实验中引物和/或探针之间形成同源/异源二聚体的概率应保持在最低。二聚体是可以评估的，相互作用的分数可以用多种工具来确定(例如，IDT Oligo Analyzer Tool, Primer 3, Primer express, Beacon designer) (图4)。高浓度的引物和探针会增加非特异性相互作用的概率。因此，多重分析时，建议所有检测都从低浓度的引物开始(例如，0.25 uM)，如果需要，逐步增加浓度至1 uM(例如，提高扩增效率)。▲图4：引物和探针之间的相互作用示例。a)target 1的探针与target 2的反向引物相互作用(R2 target 2，红框)。当使用反向引物RI target 2时，没有检测到这种相互作用。在本例中，应选择RI target 2进行多重检测。b) target 1的探针与target 2的正向引物的相互作用(F2 target 2. 蓝框)。当使用正向引物F1 target 2时，没有检测到这种相互作用。在本例中，FI target 2应被选择用于多重检测。8.对于多重分析，荧光溢出补偿是十分重要的。使用多个单色参照，Crystal Miner软件可以创建一个补偿模型用于特定的多重反应。有关荧光溢出的更详细描述,请访问https://www.gene-pi.com/item/spill-over-2/。执行荧光溢出补偿的操作说明请参考Crysta Miner软件用户手册。naica微滴芯片数字PCR系统naica微滴芯片数字PCR系统，以Sapphire芯片（全自动）或Opal（高通量）芯片为耗材，形成25,000-30,000个微滴的2D阵列，以单层平铺方式进行PCR扩增实验。反应完成后对微滴进行三色通道或六色通道检测，从而对起始核酸浓度进行绝对定量。2.5小时内，可快速获得结果。

国家CDC在Diagnostic Microbiology and Infectious Disease发表了一篇文章，文中使用naica微滴芯片数字PCR系统检测了不同时间段临床流感样本的病毒载量，来评估RNA完整性和样本采集质量及对监测系统中流感诊断的影响。.应用亮点：▶ 使用naica微滴芯片数字PCR系统完成RNase P(RNP)RNA和流感基因的检测。▶ 低病毒载量的流感样品（10 拷贝/μl），在采集八天后依旧可以被naica微滴芯片数字PCR系统检测到，高低病毒载量的流感样品之间存在明显不一致的降解速率。▶ 检测作为样本采集质量的关键指标RNase P(RNP)RNA，对于流感的预防和控制至关重要。流感监测对于流感的预防和控制至关重要。然而医院一般只进行流感抗原快速检测，核酸鉴定却在网络实验室进行。由于流感病毒作为一种RNA病毒，不如DNA病毒稳定。因此诊断目标区域的RNA稳定性和完整性是实验室检测的主要挑战，并且人们对冷藏临床标本中流感核酸的稳定性也知之甚少。本文采用先进的核酸定量技术--naica微滴芯片数字PCR系统、用于对临床样本的RNA完整性进行系统评价，探索流感监测标本质量控制和评价的科学方法。通过实时RT-PCR检测的所有甲型或H1型流感阳性样本用数字RT-dPCR检测也呈阳性。图1清楚地显示了RNA随时间的降解。在甲型流感和H1流感测试中，RNA降解随着时间的推移不断扩大。在所有四个时间点通过数字RT-dPCR共检测了91个甲型流感病毒阳性样本的RNA含量和72个H1阳性样品的RNA含量，发现低病毒载量样本RNA降解比高病毒载量更显著且速度更快。在低病毒载量甲型流感样本测试中，第4组RNA降解率为75%至100%共有8个，其中有5个样本的RNA降解为检测不到（图1C）。在H1测试中，在第4组中75%至100%的RNA降解有9个低病毒载量样本，其中7个样本的RNA降解为检测不到（图1D）。▲图1.阳性样本的RNA随时间降解。(A)甲型流感阳性样本的RNA降解。(B) H1阳性样本的RNA降解。(C)低病毒载量甲型流感样本的RNA降解。(D)低病毒载量H1样本的RNA降解。(E)高病毒载量甲型流感样本的RNA降解。(F)高病毒载量 H1 样本的RNA降解。RNA降解=（第1组RNA含量-第n组RNA含量）/第1组RNA含量*100%。Y轴代表样本数。蓝色条表示0-25%之间的 RNA 降解，橙色条表示 25%-50%之间的RNA降解，灰色条表示50%-75%之间的RNA降解，黄色条表示 75%-100%之间的RNA降解。在研究中使用第1组RNP和流感RNA浓度参数比较样本采集质量。RNP值是样本采集质量的关键指标。样品质量采用 A-D 等级进行评估。图2表明，样本采集质量存在明显变化。图3比较了四家医院的样本质量。在甲型流感检测中，从M医院采集的样本质量最好，N、L、P医院采集的样本质量次之；在H1测试中，医院N采集的样本质量最好（图3）。▲图2：样本采集质量评估。(A)使用甲型流感和RNP参数评估样本采集质量。(B)使用H1和RNP参数评估样本采集质量。X轴代表流感A M基因(A)或H1 HA基因(B)的Log10 RNA浓度。Y轴代表RNP的Log10 RNA浓度。一个点代表一个样品的结果。红点代表M医院样本，黄点代表L医院样本，绿点代表N医院样本，蓝点代表P医院样本。样本质量分为A、B、C、D四个等级。▲图3：不同医院样本采集质量的比较。(A)不同医院甲型流感阳性样本采集质量的比较。(B)不同医院H1阳性样本采集质量比较。蓝条代表A级样本，绿条代表B级样本，红色条代表C级样本，黄色条代表D级样本。使用naica微滴芯片数字PCR系统检测流感样本的病毒载量，研究RNA完整性和样本采集质量，提醒我们，应定期开展样本质量评估，以发现和改进医院样本采集中存在的问题。

2023年12月12日，应用材料公司（Applied Materials， Inc.）和牛尾公司（Ushio， Inc.）宣布建立战略合作伙伴关系，以加速将小芯片异构集成到3D封装中的行业路线图。两家公司正在联合向市场推出首款数字光刻系统，该系统专为人工智能（AI）计算时代所需的先进基板图案化而设计。快速增长的 AI 工作负载推动了对具有更强大功能的更大芯片的需求。随着 AI 的性能要求超过了传统的摩尔定律扩展，芯片制造商越来越多地采用异构集成（HI）技术，将多个小芯片组合在一个先进的封装中，以提供与单片芯片相似或更高的性能和带宽。该行业需要基于玻璃等新材料的更大封装基板，以实现极细间距的互连和卓越的电气和机械性能。应用材料公司和 Ushio 之间的战略合作伙伴关系将两家行业领导者聚集在一起，以加速这一转变。应用材料集团副总裁兼半导体产品事业部HI、ICAPS和外延总经理Sundar Ramamurthy博士表示：“应用材料公司的新型数字光刻技术（DLT）是首款直接满足客户先进基板线路图需求的图形化系统。“我们正在利用我们在大型基板加工方面无与伦比的专业知识、业界最广泛的HI技术组合以及深厚的研发资源，在高性能计算领域实现新一代创新。Ushio集团执行官兼光子学解决方案全球业务部总经理William F. Mackenzie表示：“Ushio在为封装应用构建光刻系统方面拥有20多年的经验，在全球交付了4000多种工具。通过这种新的合作伙伴关系，我们可以通过可扩展的制造生态系统和强大的现场服务基础设施加速DLT的采用，并扩大我们的产品组合，为包装技术快速发展的挑战提供更多解决方案。新的DLT系统是唯一能够实现先进基板应用所需分辨率的光刻技术，同时提供大批量生产所需的吞吐量水平。该系统能够形成小于 2 微米的线宽，可在任何基板上实现最高的小芯片架构面积密度，包括由玻璃或有机材料制成的晶圆或大型面板。DLT系统经过独特设计，可解决不可预测的基板翘曲问题并实现覆盖精度。生产系统已经交付给多个客户，并且已经在玻璃和其他先进的封装基板上展示了 2 微米图案化。应用材料公司开创了DLT系统背后的技术，并将与Ushio一起负责研发和定义可扩展的路线图，以实现1微米线宽及以上先进封装的持续创新。Ushio将利用其成熟的制造和面向客户的基础设施来加速DLT的采用。此次合作将共同为客户提供最广泛的光刻解决方案组合，用于先进封装应用。

电阻标准是电学计量的基石之一。为了适应国际单位制量子化变革和量值传递扁平化趋势，推动我国构建电子信息产业先进测量体系，补充国家量子化标准，开展电学计量体系中电阻的轻量级量子化复现与溯源关键技术研究至关重要。与传统砷化镓基二维电子气（2DEG）相比，石墨烯中的2DEG在相同磁场下量子霍尔效应低指数朗道能级间隔更宽，以其制作的量子霍尔电阻可以在更小磁场、更高温度和更大电流下工作，易于计量装备小型化。此外，量子电阻标准的性能通常与石墨烯的材料质量、衬底种类和掺杂工艺相关。如何通过克服绝缘衬底表面石墨烯成核密度与生长调控的瓶颈，获得高质量石墨烯单晶，并以此为基础，优化器件结构和工艺，开发出工作稳定且具有高比对精度的量子电阻标准芯片至关重要。近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所报道了采用在绝缘衬底表面气相催化辅助生长石墨烯，成功制备高计量准确度的量子霍尔电阻标准芯片的研究工作。相关研究成果以“Gaseous Catalyst Assisted Growth of Graphene on Silicon Carbide for Quantum Hall Resistance Standard Device）”为题，发表于期刊《Advanced Materials Technologies》上。研究人员首先采用氢气退火处理得到具有表面台阶高度约为0.5nm的碳化硅衬底，然后以硅烷为气体催化剂，乙炔作为碳源，在1300°C条件下，生长出高质量单层石墨烯。该温度条件下衬底表面台阶依然可以保持在0.5nm以下。采用这种方法制备的石墨烯可以制成量子电阻标准器件，研究团队直接将该量子电阻标准器件集成于桌面式量子电阻标准器，在温度为4.5K、磁场大于4.5T时，量子电阻标准比对准确度达到 1.15×10-8，长期复现性达到3.6×10-9。该工作提出了适用于电学计量的石墨烯基工程化、实用化的轻量级量子电阻标准实现方案，通过基于其量值的传递方法，可以满足不同应用场景下的电阻量值准确溯源的需求，补充国家计量基准向各个行业计量系统的量传链路。中科院上海微系统与信息技术研究所是该研究工作第一完成单位，陈令修、王慧山和孔自强为共同第一作者，通讯作者为上海微系统所的王浩敏研究员和中国计量科学研究院的鲁云峰研究员。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中科院先导B类计划和上海市科委基金的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/admt.202201127