微流控芯片用于肿瘤细胞分析的现状与发展趋势

自20世纪90年代,瑞士科学家Manz等[1]提出"微流控芯片实验室"以来,微流控芯片以其微型化、自动化、集成化的独特优势成为当前生命科学、分析化学、微机械、微电子及纳米科学等领域的研究热点.微流控芯片是通过微细加工技术在玻璃或硅基片上构建以微管道网络为结构特征,集样品制备、反应、分离、检测等功能于一体的微型分析平台,具有自动、高效、节约、快速等优点.目前,微流控芯片在DNA分析及测序[2,3]、蛋白质的分析与检测[4,5]、细胞操控和胞内成分分析[6,7]等研究领域显示出巨大的优势与潜力.     

三维细胞微流控芯片模型的研究现状和在药物毒性评价中的应用进展

目前用于临床前药物筛选和评价的传统细胞培养和动物模型存在不同程度的缺陷。三维细胞微流控芯片模型作为一种新型的体外研究模型,能够高度模拟人体组织的生理结构、功能,组织所处的生化和力学微环境,经长期培养保持组织功能稳定,因此在构建生理病理模型、药物筛选及再生医学等方面具有广阔前景。文章综述了三维细胞微流控芯片模型的研究进展,以药物毒性评价为重点讨论了其优势、可行性、中药应用实例和存在问题,并针对中药传承创新研究的特点展望了三维细胞微流控芯片模型的价值和广阔应用前景。     

微流控芯片模拟体内受精状态分选精子的应用

目的:微流控芯片作为一项全新的辅助生殖技术,尝试基于该芯片设计出一种模拟体内输卵管受精状态的分选精子的方式。方法:按功能构建微流控芯片,通过研究通道中不同部分的精子动力学及流体运动来实现精子分选。整个过程近似模拟体内输卵管受精状态。结果:通过对11例精液标本的微流控芯片分选,在通道入口,(A级+B级)%精子从37%提升到80%,同时,在通道出口,(A级+B级)%精子从37%降低到16%。结论:这种全新的微流控分选精子的方法不仅降低了分选过程中对精子的损伤,提高了分选的效率,同时实现了微量分选,从而为微量精液受精提供了可能。而且,这种方法充分模拟了体内输卵管精子运动的过程,为进一步的研究奠定了基础。     

三维立体微流控芯片制作方法研究

目的通过对三维立体通道模具的制作进行研究,以制备能生产高效低价均一载药微液滴的三维立体微流控芯片。方法试验过程中对芯片模具基底材料,曝光时间、刻蚀时间对三维立体微流控芯片模具制作的影响,及聚二甲基硅氧烷（PDMS）的配方和固化温度对微流控芯片成型的影响进行了系统地研究,获得最优化工艺参数,制备出最适合于产生载药微液滴的微流控芯片。结果有机玻璃板综合性能最优,可作为芯片模具基底材料;刻蚀时间、曝光时间随通道厚度的增加而增长。对于层数较少的掩膜（如1、2层）最佳曝光时间为10、15s。一般采用大于临界时间,使所需通道稍微过曝。以PDMS为材料注塑成型制备出理想的三维通道微流控芯片,并采用自动进样泵于各通道注入不同液相来高速制备尺寸可控的均一微液滴。结论该模具制备方法快速、价格低廉,克服了大多数三维微流控芯片模具制作工艺复杂、成本高昂等缺点,PDMS注塑成型技术操作简单,可满足快速生成粒径理想、尺寸均一化、重现性好的载药微液滴的要求。     

微流控芯片用于AFP快速检测的研究

目的建立一种可以用于免疫分析的微流控芯片系统。方法采用激光直接加工法制备微流控芯片,建立由流体拉制系统、免疫反应系统和信号处理系统构成的芯片系统,用于甲胎蛋白的测定。结果芯片系统可以在20min内完成AFP的分析,所需要的标本量和试荆量为5μl,线性范围为1-800ng／ml,批内CV平均为4．8％,批间CV平均为7．0％,回收率为96．3％。结论微流控芯片系统是一种快速、耗费小、可重复使用的AFP测定方法。     

高分子聚合物微流控细胞芯片的改性研究

目的 探讨2种不同硅烷化试剂对高分子聚合物材料PDMS芯片的改性效果和改性后芯片在细胞捕获/筛选的初步应用.方法 接触角实验考察不同硅烷化试剂处理的PDMS样本亲水性,筛选硅烷化试剂及其浓度,以芯片上的非特异性细胞捕获实验验证筛选结果,并连接抗体构建功能化芯片,进行细胞捕获实验的初步研究.结果 2种硅烷化试剂均对...     

利用微流控芯片技术进行人类精子优选的效果分析

目的:通过使用微流控芯片技术对男性不育症患者的精子进行选择,观察该方法优选精子的效果。方法:选择80例男性不育症患者,选择其中精子活力a级+b级<35%的患者30例,分别采用自行设计和制造的微流控芯片进行优选以及采用改良后的上游法进行优选,对于剩余50例患者采用微流控芯片法进行优选,观察优选后精子活力、畸形率等参数。结果:50例患者经过微流控芯片优选后,精子活力显著提高,精子畸形率显著降低,差异有统计学意义(P<0.05)。对于30例中度弱精子症患者两种方法优选后精子活力显著提高、畸形率显著降低,差异有统计学意义(P<0.05),且微流控芯片法优于改良后上游法。结论:微流控芯片法优选精子效率高、操作简便、对精子几乎无损害,适合在临床辅助生殖中普及和推广。     

微流控免疫芯片快速检测法的建立及其检测TSH和T4的效果

目的 在已制备的微流控芯片系统上建立基于顺磁微球的免疫检测方法,并将此方法用于检测促甲状腺激素（TSH）和甲状腺素（T4）。方法 采用数字激光刻蚀技术制备微流控芯片,以luminol-H2O2为发光体系,用双抗夹心法测定TSH,用免疫竞争法测定T4。结果 该检测系统可以在25min内完成检测,所需的标本和抗体试剂量为10山,TSH检测范围为0～50μIU／ml,批内CV平均为4．9％,批间CV平均为4．9％,平均回收率为93．74％;T4检测范围为9．375～300ng／ml,批内CV平均为4．9％,批间CV平均为4．7％,平均回收率为91．27％。结论 本方法检测TSH和T4具有操作简便、节约时间、节省试剂、稳定性好、准确度高的优点。     

微流控芯片三相层流用于人参中人参皂苷的提取研究

目的 建立基于三相层流微流控芯片萃取技术进行人参药材中成分提取的方法.方法 设计了三通道入口萃取芯片,两侧通道经表面疏水处理,用注射泵引入脂溶性溶剂乙醚及萃取剂水饱和正丁醇,中间亲水通道用注射泵引入药物初提液;将水饱和正丁醇所得提取液用高效液相色谱法(HPLC)进行测定,检测人参总皂苷的质量分数.结果 三相层流芯片比双相层流芯片所得人参皂苷质量分数高,3种人参皂苷Rg1、Re、Rb1的质量分数分别提高了3.95倍、3.32倍、5.94倍.结论三相层流芯片可用于3种不同极性溶剂的同时层流处理,效率高、时间短、消耗低,不但可用于同时提取和分离,也可推广至多种极性部位的共同萃取.     

酸碱指示剂教学微流控芯片的制作

微型全分析系统(mini灿rized total analysis system,μ-TAS)的概念是Manz等于20世纪90年代初首次提出[1-2],其中的微流控芯片综合了分析化学、微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)、计算机、材料学、生物医学等多学科领域,将化学实验室的各项功能,如样品预处理、进样、分离与检测等集成到信用卡大小的芯片上,实现了实验室的微型化,大大缩短了整个分析流程所需要的时间,也将试剂的消耗降低到微升甚至纳升级,并能实现多种分析功能.从本世纪初开始,微流控芯片技术得到了飞速发展,已经广泛应用于芯片毛细管电泳、材料合成、免疫分析、细胞操纵、蛋白质结晶研究等众多领域,是分析科学研究的热点之一[3-4].     

微流控芯片技术在生命科学领域的研究进展

经过十几年的发展,微流控芯片技术已经成为21世纪最为重要的前沿技术之一,现已广泛应用于生命科学、环境监测、食品分析等领域,与传统检测方法相比,其具有高灵敏度、高通量、样品和试剂耗量小等优点。本文将微流控芯片技术在生命科学领域的研究进展从基因检测、蛋白质组学研究和细胞分析三方面做一综述。     

微流控芯片用于甲胎蛋白化学发光免疫分析的研究

目的：建立一种可用于免疫分析的微流控芯片系统。方法：采用激光直接加工法制备微流控芯片，建立基于超顺磁珠的化学发光微流控免疫分析系统，用于甲胎蛋白（AFP）的测定。结果：芯片系统可在20min内完成AFP的分析，所需要的标本量和试剂量为5μl，线性范围为1～800ng／ml，批内变异系数（CV）平均为6，3％，批间CV平均为7．8％，回收率为94．3％。结论：微流控芯片系统是一种快速、耗费小、可重复使用的AFP测定方法。     

功能化微流控细胞芯片的构建及初步应用

目的 构建一个结构简单,并有利于细胞贴壁培养的微流控芯片系统.方法 利用生物交联剂将RGD肽共价连接在芯片微通道表面,通过与细胞膜表面整合素家族的特异性识别,促进细胞的黏附与贴壁生长;考察不同浓度RGD的功能化效果.结果 化学交联法能将RGD有效的固定在芯片微通道表面,形成均匀一致的RGD层.RGD功能化处理的细胞...     

TSH的快速免疫检测在微流控芯片系统中的应用

目的建立一种可将免疫反应原理与化学发光技术相结合的微流控芯片系统。方法采用激光直接加工法制备微流控芯片,用双抗夹心法测定TSH。结果芯片系统可以在25min内完成TSH的检测流程,所需的标本和抗体试剂量为10μl,线性范围为0-50μIU/ml,批内CV平均为4.7%,批间CV平均为4.6%,平均回收率为95.3%。结论用于检测TSH的微流控芯片系统灵敏、快速、操作简便、可重复使用。     

微流控芯片电泳免疫法检测β_2微球蛋白

目的:建立一种基于微流控芯片电泳技术的快速微量蛋白检测方法。方法:用过量FITC-β2-MG抗体,与分析体系中β2-MG发生非竞争性免疫反应,FITC-β2-MG抗体和免疫反应形成的荧光免疫复合物通过微流控芯片电泳实现分离,激光诱导荧光检测荧光信号。结果:分别考察了电泳缓冲体系、pH值等对芯片电泳行为的影响,结果表明pH8.33、45mmol/LTBE缓冲液分离效果较好,在此基础上实现了β2-MG标准品的分析,建立了微流控芯片电泳免疫分析方法。结论:微流控芯片电泳免疫分析方法可在2min内完成一次样品的电泳分析,且试剂和样品消耗少,灵敏度高,改善了常规免疫分析的不足,显示出较好的应用前景。     

RGD多肽功能化的微流控芯片识别/捕获肿瘤细胞的研究

目的 探讨经RGD多肽功能化后的微流控芯片系统识别/捕获肿瘤细胞的效果.方法 采用化学共价连接的方法固定RGD多肽,建立由流体控制系统、免疫反应系统构成的细胞识别芯片系统,用于细胞的筛选/捕获;选用不同密度的细胞进行进样试验,考察不同细胞密度对通道内细胞数量的影响,并讨论不同的孵育时间对细胞捕获的影响.结果 随着进样细胞密度的增加,进入通道内的细胞明显增多;此功能化后的芯片系统在15 min内对A549的捕获率为90%,在20min内可完全将细胞捕获于管壁.结论 经RGD多肽修饰的微流控芯片系统可在短时间内对A549细胞进行有效的筛选,且在细胞数量很低时,也能对其进行捕获.     

液滴微流控芯片合成单分散PEG水凝胶微球及其粒径调控

利用液滴微流控技术制备了单分散的微米级聚乙二醇（PEG）水凝胶微球。首先利用流动聚焦型微流控芯片产生单分散的水凝胶微液滴,然后经过紫外光原位引发聚合形成水凝胶微球,系统考察了PEG质量分数、表面活性剂加入量、连续相流速等影响因素,在优化的实验条件下得到了粒径为115 μm、单分散性较好的PEG凝胶微球。     

毛细管电泳与微流控芯片电泳快速检测粪便中腺病毒的方法建立

目的 建立粪便中腺病毒的PCR-毛细管电泳-激光诱导荧光和PCR-微流控芯片电泳-激光诱导荧光快速检测方法。方法 采用试剂盒法提取粪便中腺病毒DNA,选择腺病毒六邻体基因保守区域进行PCR扩增反应。PCR产物分别用高灵敏度的SYBR Gold和SYBR Orange核酸荧光染料进行标记,在优化的毛细管电泳和微流控芯片电泳条件下分离,采用激光诱导荧光检测特异性PCR扩增产物。结果 腺病毒扩增产物在优化的毛细管电泳和微流控芯片电泳条件下可分别于9 min和6 min内完成检测。将PCR扩增产物测序,并与NCBI基因库中核酸序列比对,结果表明所选用的扩增序列特异性良好。商品化DNA Marker毛细管电泳和微流控芯片电泳对目标DNA片段bp值求得的日内精密度分别为1.14%～1.34%和1.18%～1.48%,日间精密度分别为1.27%～2.76%和2.85%～4.06%。毛细管电泳-激光诱导荧光法和微流控芯片电泳-激光诱导荧光法检测腺病毒的灵敏度分别为2.33×10² copies/mL和2.33×10³ copies/mL。两种方法用于实际粪便样品测定,准确度高。结论 本研究建立的PCR-毛细管电泳-激光诱导荧光和PCR-微流控芯片电泳-激光诱导荧光检测方法能够快速、灵敏、准确地检测出粪便中的腺病毒。     

APRIL siRNA表达载体构建、微流控芯片筛选及转染优化

目的:构建增殖诱导配体(APRIL)异构体特异性siRNA质粒载体,利用微流控芯片电泳筛选APRIL异构体特异性siRNA表达质粒。方法:以高表达APRIL的人结肠癌细胞株SW480为肿瘤细胞模型,选择APRIL异构体特异性siRNA序列,微流控芯片电泳筛选siRNA表达质粒并经测序后转染SW480细胞,半定量RT-PCR法检测瞬时转染前后SW480细胞中APRILmRNA水平。结果:成功构建hOligo637、hOligo1450、hOligo1534、hOligo1750。微流控芯片电泳成功分辨出被双酶切的插入片段。瞬时转染SW480细胞后均产生特异性的mRNA抑制效应。结论:采用微流控芯片电泳成功筛选出APRIL为靶点的siRNA质粒,并可广泛应用于筛选siRNA质粒。     

类生理循环流动下血管内皮细胞生理特征的微流控芯片记录

目的:通过微流控芯片记录血管内皮细胞在类生理循环流动下的生理特征。方法:以内径550μm针头为模具,利用聚二甲基硅氧烷制备微通道,将原代猪主动脉内皮细胞种植其内。当内皮细胞在微通道内生长融合达85%以上时,连接脉冲泵(模拟心脏)和硅胶管,分别给予流体剪切力0、1、5、10、15 dyn/cm²,培养24 h,在光学显微镜下观察内皮细胞形状和排列,利用细胞长轴与灌流液流动方向之间的夹角评估内皮细胞生长顺应性,确定类生理循环流动的流体剪切力。继续培养1～2 d,采用免疫荧光染色检测血小板-内皮细胞黏附分子(CD31)、血管内皮细胞钙黏连蛋白(VE-cadherin)、血管性血友病因子(vWF)、硫酸乙酰肝素(HS)、超氧化物歧化酶1(SOD1)、F-肌动蛋白(F-actin)在微通道的表达和分布,qRT-PCR方法检测内皮细胞SOD1 mRNA表达水平。结果:随着流体剪切力增加,内皮细胞形状由不规则椭圆形逐渐转变为长梭形,排列逐渐趋向整齐,内皮细胞长轴与灌流液流动方向之间的夹角逐渐缩小,在15 dyn/cm²时夹角最小(P<0.05),以此...