国际微流控芯片与微纳尺度生物分离分析学术会

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]

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。

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！

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。

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：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》

[b]微流控芯片光刻机[/b]专业为[b]微流控芯片制作[/b]而设计，用于[b]刻画制作微结构[/b]表面，全自动化和可编程操作，适合几乎所有常用材料。[b]微流控芯片光刻机[/b]采用多功能一体化设计理念，一台光刻机具有六个传统单一的表面刻划机器的功能，而且不需要无尘环境，用户安装使用不再需要单独建设超净间，从而大大提高用户的使用经济性和方便性。[b][url=http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html]微流控芯片光刻机[/url]特色[/b]可以根据用户的芯片衬底基片尺寸，形状和厚度进行调节。是一种无掩模光刻系统，具有两个易操作的软件，用户可以创建个人微结构图案，从单个微通道到复杂的微观结构都可以创建。具有技术突破性设计和灵活性优势，非常适合加工微纳结构用于MEMS，BioMEMS，微流控系统，传感器，光学元件，MicroPatterning微图案化，实验室单芯片，CMOS传感器和所有其他需要微结构的应用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/photolithography-MS10.JPG[/img]无掩模光刻系统可以快速而轻松地做出许多种微图案结构，从最简单到非常复杂的都可以。它的写入磁头装备有一个激光二极管（波长405纳米- 50毫瓦），光学扫描器和F-θ透镜（405纳米）。激光束根据设定微结构图案而运动。为了方便使用，较好的再现性和较高的质量，焦距是可以根据基片厚度进行调节的。图像采集期间可以使用控制面板调节焦距。几个基片厚度都可以使用。编程参数被保存以供以后使用，修改或其他用户使用。[img=微流控芯片光刻机]http://www.f-lab.cn/Upload/microcontact-printing.JPG[/img]微流控芯片光刻机：[url]http://www.f-lab.cn/microarray-manufacturing/lithography.html[/url]

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

半导体芯片失效分析实验室汇总随着半导体技术的发展，芯片已经成为现代电子产品中不可缺少的部分。然而，芯片在长时间运行后可能会出现失效或故障，这将导致电子产品无法正常使用。为了解决这个问题，半导体芯片失效分析实验室应运而生。半导体芯片失效分析实验室是一种专门用于分析芯片故障原因和找出解决方案的实验室。它主要由多种设备和技术组成，包括光学显微镜、扫描电子显微镜、离子注入系统、穿透电子显微镜、电子束刻蚀机等。半导体芯片失效分析实验室可以用于以下方面的分析：1.失效分析如果芯片出现了故障，失效分析可以用来找出导致问题的原因。分析的过程通常包括对芯片进行非常规测试，如X射线衍射、扫描探针显微镜和热分析等，以找出故障根源，如堆积缺陷、擦除缺陷、漏电等。2.质量控制半导体芯片失效分析实验室也可以用于质量控制，以确保每个芯片都符合准确的规格和标准。质量控制分析通常包括对芯片进行成品检验，如外观检查、电性能测量和可靠性测试等。半导体芯片失效分析实验室汇总1.北京软件产品质量检测检验中心芯片失效分析实验室（简称：北软检测）成立于2002 年7月。北软芯片失效分析实验室可以进行全流程的失效分析，可靠性测试，安全验证等。主要包括点针工作站（Probe Station）、反应离子刻蚀（RIE）、微漏电侦测系统（EMMI）、X-Ray检测（2D X-ray，3D X-ray）、超声波扫描显微就（SAT）、缺陷切割观察系统（FIB系统）、体式显微镜、金相显微镜、研磨台（定点研磨，非定点研磨，封装研磨）、激光黑胶层取出系统（自动decap，laser decap）、自动曲线追踪仪（IV）、切割制样模块、扫描电镜（SEM）、能谱成分分析（EDX）、交变温湿度试验箱、高温储存试验、低温存储试验、温湿度存储试验等。通讯地址：北京市海淀区东北旺西路8号中关村软件园3A楼联系人：赵工?2.南京微电子技术研究所半导体芯片失效分析实验室南京微电子技术研究所半导体芯片失效分析实验室是国内最早成立的芯片失效分析实验室之一。实验室配备有先进的设备和技术，可对芯片的物理结构、器件参数、芯片性能、线路连接等方面进行全面的分析和测试。3.上海半导体研究所失效分析实验室上海半导体研究所失效分析实验室成立于2005年，是一家具备IC生产能力的高新技术企业。实验室在芯片失效分析领域积累了丰富的经验和成果，并不断引入先进的设备和技术，为客户提供高水平的技术支持和服务。4.北京中科微电子有限公司失效分析实验室北京中科微电子有限公司是一家专业从事半导体封装测试与分析的公司。实验室配备有一批优秀的专业技术人员和一流的设备，能够为客户提供全面、高效的失效分析服务。5.惠州半导体失效分析中心惠州半导体失效分析中心是惠州市政府支持的创新创业平台，依托留学海归、国内外知名院校科研机构等优势资源，致力于半导体失效分析领域的研发和服务。6.中国电子科技集团公司第十四研究所该实验室成立于20世纪80年代，针对集成电路芯片的失效问题，建立了先进的实验室设备和完整的芯片失效分析技术流程。这些技术流程包括非常规样品处理、样品制备、分析测试和故障分析定位等。该实验室能够对各种类型的芯片进行失效分析，如DRAM、NOR FLASH、SRAM、Flip Chip等。7.中国电子科技集团公司第五十五研究所该实验室成立于20世纪90年代，主要研究领域是空间电子电路可靠性和失效分析。在芯片失效分析方面，该实验室研究了很多芯片失效的根本原因和解决办法。例如，该实验室率先提出了在高温下检测集成电路失效的方法，推出了系列失效分析和故障定位技术。8.中国航天科工集团有限公司第六十所该实验室成立于20世纪90年代初期，由中国第一位半导体芯片设计师胡启恒教授领导，主要研究集成电路的失效分析和检测。该实验室在失效分析方面的主要技术包括侵入式和非侵入式技术、信号分析、快速失效分析以及优化分析等。此外，该实验室还开创了集成电路失效分析的新技术领域。9.南京微米尺度材料分析与应用国家级实验室该实验室拥有完整的半导体芯片失效分析实验平台及技术团队，能够进行芯片性能评估、芯片分析、缺陷定位和失效机理研究等多方面的工作，可为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务。10.北京微电子所半导体芯片失效分析实验室该实验室依托于北京微电子所，能够利用所拥有的半导体芯片分析技术和完善的实验平台，提供专业的半导体芯片失效分析服务，包括芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。11.武汉微纳电子制造国家工程研究中心半导体芯片失效分析实验室武汉微纳电子制造国家工程研究中心依托于华中科技大学，其半导体芯片失效分析实验室拥有全套高端的半导体芯片失效分析仪器，为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务，涉及芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。12.上海微电子设备有限公司半导体芯片失效分析实验室该实验室作为上海微电子设备有限公司的技术支持，结合上海微电子设备有限公司的芯片检测与分析设备，可为企业提供完整的半导体芯片失效分析服务，包括芯片失效原因分析、失效机理研究、失效模拟与验证等多方面的服务。以上仅是部分中国半导体芯片失效分析实验室，随着技术的不断更新和进步，相信未来将会涌现更多实验室，并且实验室之间也将进行更多的协作与交流，加速半导体芯片失效分析技术的发展和普及。国内较为知名的半导体芯片失效分析实验室还有中芯国际、台积电、联芯科技等。这些实验室拥有一流的实验设备和技术人才，可以开展多种类型的半导体芯片失效分析工作，并为客户提供专业的技术支持和服务。此外，在国际上也有多家著名的半导体芯片失效分析实验室，如SiliconExpert、IEEE Components Partitioning and Analysis Center等。这些实验室不仅具备高水平的技术装备和技术人才，还通过与多家知名公司合作，积累了丰富的经验和数据资源。同时，这些实验室还开展了大量的研究工作，不断推动半导体芯片失效分析领域的发展。总之，半导体芯片失效分析实验室在提高半导体芯片可靠性方面起着至关重要的作用。希望通过本文的介绍，可以帮助大家了解半导体芯片失效分析实验室的相关情况，为半导体芯片失效分析工作提供参考和支持。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305240713065889_2888_3233403_3.png[/img]

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》

中科院深圳先进技术研究院医工所郑海荣研究团队在微尺度声操控方面取得新的进展。5月4日，相关研究成果发表在美国物理联合会期刊Applied Physics Letters上。精确无创地操控微纳米尺度的生物粒子及药物颗粒，是物理声学的热点研究领域之一。随着超声局部给药的不断发展，利用声波精确的操控药物载体得到了广泛的关注。该研究首次利用声波实现了超声造影剂的可编程精确操控，空间分辨率可达2.2 µm。研究人员利用驻波的势阱效应，将超声造影微泡聚集并捕获在势阱的位置，使其排列成网格结构；通过调节入射声源的相对相位，改变驻波场中势阱的位置，实现超声造影微泡的连续移动，并且每次移动的距离和方向均可精确控制；利用可编程声操控，将超声造影微泡富集、移动、停驻在靶向区域，提高局部药物的浓度，实现靶向给药的目的。本工作的意义在于通过精确的操控，有助于研究细胞与超声造影微泡的相互作用，进一步理解超声给药的机理如声孔效应、空化效应等，同时也为超声给药治疗提供了一种具有重要应用价值的新方法，为发展新型超声给药治疗仪器奠定了基础。上述研究工作得到国家自然科学基金委，以及科技部973计划前期研究专项的支持。

塑料问答：近日，在北京市科委支持下，清华大学化工系魏飞教授团队与清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心、北京大学信息学院合作，在超润滑领域取得重大突破，在世界上首次检测到了大气环境下厘米以上长度碳纳米管管层间的超润滑现象。所实现的超润滑尺度比以前报道结果的最高值高出3个数量级，同时所得到的摩擦剪切强度比以前报道结果的最低值降低了4个数量级。相关成果发表在国际纳米领域权威学术期刊《自然—纳米技术》上。　　摩擦现象一直是人类面临的最具挑战性的问题之一。全世界约1/3至1/2的一次性能源由摩擦过程消耗；工业发达国家因摩擦磨损造成的损失高达GDP的5%-7%。在微观尺度，由于材料比表面积增大，使得摩擦现象更加显著，界面摩擦成为制约器件性能和寿命的关键因素。解决摩擦磨损问题的根本途径是实现固体界面之间的极低摩擦甚至零摩擦，即超润滑。过去二十年中所发现的超润滑现象主要是在纳米尺度和高真空条件下实现的，实现宏观尺度上的超润滑不仅要求固体表面具有超高的模量，而且要求在宏观尺度上原子级平整，无缺陷与位错，如此苛刻的条件使得人们普遍认为大尺度下几乎不可能实现超润滑。　　碳纳米管从结构上看是由石墨烯卷曲而成，理论研究表明，当碳纳米管存在哪怕只有一个原子级别的缺陷时，其管壁间摩擦力就会急剧增大。经过近十年的努力，魏飞教授团队在制备长达数厘米且无缺陷的碳纳米管的制备方面取得了一系列突破，发展了单根碳纳米管的纳米颗粒标记技术，这些工作为宏观尺度超润滑工作奠定基础。在上述基础上，魏飞团队首先在光学显微镜下通过用微弱气流吹动碳纳米管的方法观察到了碳纳米管管壁之间快速相对运动的奇妙现象，进而利用扫描电镜下的微纳米操纵平台进行双壁碳纳米管内层的可控抽出，并测量了管壁间的超低摩擦力。研究发现，双壁碳纳米管的管壁之间存在着超低的摩擦力，并且这种摩擦力与碳纳米管的长度没有关系，即无论多长的碳纳米管，其内层都可以被轻易地抽出来。　　这项工作被《自然—纳米技术》杂志审稿人评价为里程碑式原创性工作，对于研究和控制摩擦力做出了重大的、创造性的贡献，为下一代全碳电子器件构筑、超润滑机械开发以及超高速微纳米机械、电子器件制备提供了基础。转自塑料问答

http://cce2006.sjtu.edu.cn第七届全国毛细管电泳及相关微纳分离分析学术研讨会（CCE2006）主办单位 中国科学院大连化学物理研究所 中国科学院化学研究所 上海交通大学 会议主席 林炳承 陈 义 任吉存 征稿内容 1、 毛细管电泳（包括电色谱）； 2、 微流控芯片分析 3、 微分离与灵敏检测联用技术 4、 微柱色谱 5、 多维分离分析技术， 6、 联用与多维分离分析技术 7、 凝胶电泳， 8、 新型检测与鉴定方法 9、 基于纳米技术的分析检测新方法新技术 10、 微量生物分析和临床检测方法

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=31692]第七届全国毛细管电泳及相关微纳分离分析学术研讨会论文题录[/url]

生物芯片的市场分析全球市场总额很小企业收入增长缓慢 全球的市场有多大？国内的市场又有多大？前景如何？现在国内没有公开的文章回答这些问题。国内的市场小，人们对生物芯片的技术和应用还没有普遍的认识。介绍生物芯片技术的论文、报告和新闻唾手可得，前几年投资炒作的文章也能找到几篇大作，但关于生物芯片的市场，现在国内还看不到一篇专题文章，也没有一家芯片公司或咨询公司做过有意义的市场调查；曾有公司在网上做过消费者调查，响应者却寥寥无几。我从网上找到了3家国际知名市场研究公司的公开数据，翻译过来，列举如下：2003年7月24日，国际知名的市场研究和数据分析公司Research and Markets公司发布了定价998美元的159页的报告《美国生物芯片和设备的市场和业务》，这份报告认为，2002年的全球生物芯片市场规模是11亿美元，将以19.5%的年平均增长率增长，2007年将达到27亿美元。2003年底，雷曼兄弟（Lehman Brother）公司发布的分析报告指出，全球芯片市场约有8亿美元的规模。2004年3月30日，英国伦敦的大型国际咨询公司Frost & Sullivan公司出版了价值4，950美元的关于全球芯片市场的分析报告：《世界DNA芯片市场的战略分析》。报告认为，全球DNA生物芯片市场每年平均增长6.7%，2003年的市场总值是5.96亿美元，2010年将达到9.37亿美元。 比较这3家公司估计的2003年生物芯片市场的市场规模：Frost & Sullivan公司仅考虑了生物芯片市场中的DNA芯片市场，为6亿美元；雷曼兄弟估计为8亿美，Research and Markets公司估计为13亿美元，我们发现，这3家单位估计的全球生物芯片市场总额的数据相差不远，在8-13亿美元，他们估计的数据体现了这个产业的客观市场规模应该在这个范围内。台湾生物芯片协会估计的市场是2003年为2.2亿美元，其中医疗芯片销售额6，500万美元，研究芯片销售额1.55亿美元，数额偏低，估计没有包括生物芯片仪器市场。 全球生物芯片霸主是以医药个体化为目标的Affymetrix公司，今年继续在全球市场上领先，很多专家估计其市场份额占全球1/3至1/2。如果我们清楚了Affymetrix公司的市场情况，也就知道了全球一半的市场。根据Affymetrix公司《2003年年度报告》披露的信息，我们能看到这个霸主的一些市场业绩。假设市场份额正如专家们所估计的那样，Affymetrix公司占了全球1/2至1/3的市场，按Affymetrix公司的营业额估算，2003年全球市场也就6-9亿美元左右。如果最近5年的市场增长速度保持下去，今后5年的全球市场增长2倍，至2008年，全球市场达到20亿美元左右，2010年可能增至30亿美元左右。最近5年来，Affymetrix公司的总收入只升不降，增长了2倍，但是净收入和每股收益起落幅度较大，2002年差点亏损。2003年是Affymetrix公司的转折点，第一次实现全年盈利，全年总收入3亿美元，净收入1，400万美元，每股获利0.24美元。这么好的业绩，主要是因为日本市场表现出色。日本是Affymetrix公司的第三大市场，位居北美和欧洲之后。这三块市场都是由Affymetrix公司自己销售，其它地区的市场是代理经销，如中国市场就是由总部设在香港的基因有限公司代理。2003年，Affymetrix公司把20多种新产品推向了市场。在市场上，生物芯片和试剂的销售额与2002年持平，占了总销售额的一半，生物芯片仪器的销售增长幅度很大。 总部位于美国加州的安捷伦是全球第二大生物芯片经营企业，一个季度的芯片产量是2万片。安捷伦是一家跨110个国家和地区的大型通信、电子和生命科学公司，前年收入60亿美元，去年收入61亿美元。由于安捷伦的主营业务不是生物芯片，所以这部分业务被淹没在众多产品和服务之中，甚至在其年报中都没有提到生物芯片业务。虽然这个巨头进入生物芯片领域的时间不长，知名度也不高，不是专门的生物技术企业，也不是专门的生物芯片公司，但其提供的小小一块业务也占居了行业第二的位置。可以看出，这个产业跟其他产业比起来，总规模还非常小。虽然安捷伦科技公司在1977年就进入了中国市场，但其生命科学部门近两年才进入国内市场，在国内生物芯片市场上的份额不多，与其在全球市场上的份额相比，还有天壤之别。但是，安捷伦总公司的生命科学与化学分析仪器部总裁将于今年秋天来中国访问，将对国内市场进行布局，安捷伦的生物芯片整体解决方案和客户定制服务将在国内市场占有应有的份额。

近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端，它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制，进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。[align=center][img=,600,174]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/18c3b2c4-6d3d-4349-b5d2-5c096ac0f32f.jpg[/img][/align]单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块，它可以进行矢量场调制，阻挡大部分背景场，使背景几乎变黑；相反，只有一小部分散射被阻挡，从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题，张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件，它可在动量空间进行矢量场偏振调控，大幅度过滤、抑制各类背景噪声，只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件，被探测器采集到，从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。[align=center][img=,500,508]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/b5f63213-6cee-41d0-8519-3a9bc7fc69aa.jpg[/img][/align]作为一种应用展示，该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM）的出射端，用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后，TIRM被转化为黑场光学显微镜（Black field microscopy (BFM)，相对于常规的无标记暗场光学显微镜，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探测灵敏度）。BFM可以实时记录了此变化过程，证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录，为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是：在不改变显微镜内部结构的情况下，它可以使常规的无标记光学显微镜，如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜，具有黑场成像功能，从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台，有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部，国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

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》

一、简介生物芯片（biochip）是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已经被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量（low through-put）等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization，SBH）等，为“后基因组计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。二、应用领域1、基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列,31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。2、基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3、药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再cDNA表达文库得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。还有，利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。4、个体化医疗临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态性，SNP），导致对药物产生不同的反应。例如细胞色素P450酶与大约25%广泛使用的药物的代谢有关，如果病人该酶的基因发生突变就会对降压药异喹胍产生明显的副作用，大约5%~10%的高加索人缺乏该酶基因的活性。现已弄清楚这类基因存在广泛变异，这些变异除对药物产生不同反应外，还与易犯各种疾病如肿瘤、自身免疫病和帕金森病有关。如果利用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中，很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV基因的多个位点如S、P及C基因区易发生变异。若用乙肝病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。又如，现用于治疗AIDS的药物主要是病毒逆转录酶RT和蛋白酶PRO的抑制剂，但在用药3～12月后常出现耐药，其原因是rt、pro基因产生一个或多个点突变。Rt基因四个常见突变位点是Asp67→Asn、Lys70→Arg、Thr215→Phe、Tyr和Lys219→Glu，四个位点均突变较单一位点突变后对药物的耐受能力成百倍增加。如将这些基因突变部位的全部序列构建为DNA芯片，则可快速地检测病人是这一个或那一个或多个基因发生突变，从而可对症下药，所以对指导治疗和预后有很大的意义。5、测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。据未经证实的报道，近年有一种不成熟的生物芯片在15分钟内完成了1.6万个碱基对的测定,96个这样的生物芯片的平行工作，就相当于每天1.47亿个碱基对的分析能力！

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。

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

基因芯片技术及其研究现状和应用前景生物芯片技术是随着“人类基因组计划”（human genome project，HGP）的进展而发展起来的，它是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，它融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。生物芯片技术包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片、以及元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。本文主要讨论基因芯片技术，它为“后基因组计划”时期基因功能的研究提供了强有力的工具，将会使基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。1、基本概念基因芯片（gene chip）也叫DNA芯片、DNA微阵列（DNA microarray）、寡核苷酸阵列（oligonucleotide array），是指采用原位合成（in situ synthesis）或显微打印手段，将数以万计的DNA探针固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测或医学诊断，由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程运用了计算机芯片的制备技术，所以称之为基因芯片技术。2、技术基本过程2．1 DNA方阵的构建选择硅片、玻璃片、瓷片或聚丙烯膜、尼龙膜等支持物，并作相应处理，然后采用光导化学合成和照相平板印刷技术可在硅片等表面合成寡核苷酸探针；或者通过液相化学合成寡核苷酸链探针，或PCR技术扩增基因序列，再纯化、定量分析，由阵列复制器（arraying and replicating device ARD），或阵列机（arrayer）及电脑控制的机器人，准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上，再由紫外线交联固定后即得到DNA微阵列或芯片。2．2 样品DNA或mRNA的准备从血液或活组织中获取的DNA/mRNA样品在标记成为探针以前必须进行扩增提高阅读灵敏度。Mosaic Technologies公司发展了一种固相PCR系统，好于传统PCR技术，他们在靶DNA上设计一对双向引物，将其排列在丙烯酰胺薄膜上，这种方法无交叉污染且省去液相处理的繁锁；Lynx Therapeutics公司提出另一个革新的方法，即大规模平行固相克隆（massively parallel solid-phase cloning）这个方法可以对一个样品中数以万计的DNA片段同时进行克隆，且不必分离和单独处理每个克隆，使样品扩增更为有效快速。在PCR扩增过程中，必须同时进行样品标记，标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等。2．3 分子杂交样品DNA与探针DNA互补杂交要根据探针的类型和长度以及芯片的应用来选择、优化杂交条件。如用于基因表达监测，杂交的严格性较低、低温、时间长、盐浓度高；若用于突变检测，则杂交条件相反。芯片分子杂交的特点是探针固化，样品荧光标记，一次可以对大量生物样品进行检测分析，杂交过程只要30min。美国Nangon公司采用控制电场的方式，使分子杂交速度缩到1min，甚至几秒钟。德国癌症研究院的Jorg Hoheisel等认为以肽核酸（PNA）为探针效果更好。2．4 杂交图谱的检测和分析用激光激发芯片上的样品发射荧光，严格配对的杂交分子，其热力学稳定性较高，荧光强；不完全杂交的双键分子热力学稳定性低，荧光信号弱（不到前者的1/35～1/5），不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜，或落射荧光显微镜等检测到，由计算机软件处理分析，得到有关基因图谱。目前，如质谱法、化学发光法、光导纤维法等更灵敏、快速，有取代荧光法的趋势。3、应用3．1 测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。3．2 基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列，31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。3．3 基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如，Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3．4 药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再用mRNA 构建cDNA表达文库，然后用得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。或者,利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。[/

仪器信息网的新闻，本人认为与本版密切相关，所以转载过来。希望大家能够仔细阅读。中国医药生物技术协会生物芯片分会成立大会即将于2006年10月10日晚19：30分在北京市昌平区中关村生命科学园生物芯片北京国家工程研究中心二楼圆桌会议室召开。此次大会经卫生部、民政部批准成立，由生物芯片北京国家工程研究中心牵头负责分会的筹备工作。 生物芯片分会是中国医药生物技术协会的二级分支机构，分会将在协会的领导和指导下，自主开展生物芯片方面的学术交流、专业培训、国家合作、成果推广、信息交流和咨询服务。此次分会是国际生物芯片领域第一个行业性组织。分会的成立，将进一步推动我国生物芯片科研、生产与相关单位之间的联系、沟通与合作，促进我国生物芯片技术和产业的健康、快速发展。 在此次大会上，协会理事长、卫生部原副部长彭玉同志将出席分会成立大会。预计将有50余位委员（国内从事生物芯片研究开发及相关工作的著名专家、学者、企业家等）出席成立大会。会议将民主选举出常务委员、副主任委员、主任委员，并讨论下一步工作计划。

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！

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》

[color=#000000]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，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]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。[/color][color=#000000]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[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]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。[/color][color=#000000]针对此问题，[b]美国西北大学的Xiaobing Hu[/b]和[b]Vinayak Dravid教授[/b]研究团队从自然界蜂窝结构稳定性获得灵感，巧妙利用[b]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。[/b]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。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/c12df4c5-8db9-4fce-8ddf-16d17cfd42fd.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]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[/color][/size][/align][color=#000000]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[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]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。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6f3b49eb-f7b1-4f8f-8a5f-362aa1e61846.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图2. 基于超薄原位芯片的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]电子显微学实验品质因数的显著提升[/color][/size][/align][color=#000000]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 ?提高到1.0 ?。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。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6d6e2657-12c9-4711-80d5-725e65b1eeb9.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图3. 基于超薄原位芯片电子显微学在储氢材料中应用[/color][/size][/align][color=#000000]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[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]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。[/color][color=#000000]基于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]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[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]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。[/color][color=#000000]这一成果近期发表在[b][i]Science Advances[/i][/b]上，美国西北大学[b]胡肖兵研究副教授[/b]，[/color][color=#000000][b]Vinayak Dravid讲席教授[/b][/color][color=#000000]为文章的通讯作者，[b]Kunmo Koo博士[/b]为文章的第一作者。[/color][来源：材料学网][align=right][/align]

中科院深圳先进技术研究院医工所陈艳副研究员带领的研究团队在微流控技术方面的研究取得重要进展。科研人员研制了用于肿瘤细胞基因表达水平评估的高通量微流控芯片，这一技术可发展成为癌症的早期诊断和分析的新型技术。6月13日，相关研究成果在线发表在国际微流控芯片领域知名期刊Lab on a Chip上。 微流控技术是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学，是近十年来迅速崛起的前沿交叉领域。在微流控芯片上进行生化反应具有试剂和样品量少、快速实时、大量样本平行处理、防止样品交叉污染等许多优越性。在最新研究中，医工所科研人员构建了一种独特的集成化微流控芯片，针对不同类型的肿瘤细胞进行大规模的单细胞基因表达分析。单细胞层面的基因表达分析在干细胞和肿瘤疾病研究中具有非常重要的意义。在细胞群中，深入理解基因表达的异质性是了解肿瘤的发生、发展阶段的重要因素，同时在评估基因稳定性、鉴定生物标志物和个性化治疗方面具有巨大的应用前景。然而，肿瘤细胞基因分析需要对大量细胞样本进行处理，传统的方法具有工作强度大，分析通量低等缺点，而此次研发的微流控新技术成功地克服了这些难点，可以同时大批量地对细胞进行独立的自动化分析，防止了细胞间的交叉污染，并可以高效地提取肿瘤细胞的基因表达信息。 该团队设计的微型芯片集成了单细胞捕获、裂解、纯化、逆转录等一系列生化样品处理单元，大小为五厘米见方，可通过内置气动微阀实现细胞反应腔的独立寻址，从而实现单细胞处理与分析整个过程的自动化操控。实验结果显示，此平台可以实现细胞基因表达水平稳定性的评估，并通过单细胞水平基因表达分布的模式区分不同类型和不同阶段的肿瘤细胞。 这一全新的“芯片实验室”技术具有应用于肿瘤早期诊断领域的巨大潜力。 上述研究工作得到国家自然科学基金委，广东省创新科研团队项目以及中科院知识创新工程项目的支持。该研究工作由微纳生物芯片实验室骨干成员张宝月、冯鸿涛和舒伟良完成。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201207/W020120712411716815557.jpg用于评价肿瘤细胞基因表达稳定性的自动化微流控芯片

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。

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。