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微流控芯片和比色法双模同时检测副溶血性弧菌和鼠伤寒沙门氏菌
何立勇 , 俞佳乐 , 李天华 , 陈荣恒 , 林建原 , 干宁
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201354
由病原微生物引起的食源性疾病日益引起全球关注,迫切需要开发同时快速检测多种食源性致病菌的方法。本研究建立了一种基于磁性适配体捕获探针的微流控芯片-比色双模式传感器,实现了副溶血性弧菌(V.P)和鼠伤寒沙门氏菌(S.T)的快速定性和同时定量分析。此探针包括磁珠及其表面修饰的含ATP、待测物适配体及重复G碱基核苷酸片段的DNA长链。当探针和目标物结合后,会释放出上述DNA长链,形成与氯高铁血红素(Hemin)结合的G四链体,具有类过氧化物酶活性,可催化四甲基联苯胺(TMB)-H2O2体系的反应,产生肉眼可见的蓝色,实现两种致病菌的现场分析。释放的DNA长链经过EcoRV核酸内切酶剪切后,得到不同长度DNA片段,分别对应V.P和S.T的数量。在微流控芯片中分析和测定各片段,可实现两种细菌的定量分析。在最佳实验条件下,传感器对两种细菌检测的线性范围为102~107 CFU/mL,检出限可达30 CFU/mL。此传感器为现场定性筛查致病菌污染水平和实验室准确检测其含量提供了可靠的方法。
关键词: 微流控芯片, 比色分析, 滚环扩增, 三磷酸腺苷, 副溶血性弧菌, 鼠伤寒沙门氏菌, 双模检测
基于时间分辨免疫分析的冰毒检测微流控芯片
孙敬敬 , 宋祺 , 牟颖
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181216
研制了一种聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)-多聚赖氨酸(Poly-l-lysine,PLL)玻片杂合微流控芯片,每张芯片有24条反应通道,每条反应通道体积仅为2.5 μL,实现了基于时间分辨免疫分析技术的高通量冰毒(Methamphetamine,MET)定量检测。此芯片利用PDMS和PLL对蛋白质的吸附特性在反应通道内表面固定冰毒完全抗原(MET-BSA),使其与待测样品中的冰毒抗原(MET-Ag)共同竞争标记有冰毒抗体(MET-Ab)的乳胶微球。乳胶微球表面标记了镧系元素,在紫外光的照射下会发出红色荧光,根据竞争法检测原理,冰毒浓度越高,与反应通道内表面冰毒完全抗原结合的乳胶微球数量越少,所发出荧光强度越低。本芯片的结果读取采用紫外照射荧光成像方法,仅需对芯片拍摄荧光图像,即可实现24个样本的同时检测分析。本方法样品消耗量少,通量大,可以在100~3000 ng/mL浓度范围内实现对冰毒的定量检测,可用于缉毒的初步筛查,具有较好的应用前景。
关键词: 时间分辨免疫分析, 冰毒, 竞争法, 微流控芯片
基于微流控液滴形成技术的聚乙烯醇微球制备
韩县伟 , 张洪武 , 罗洪艳 , 郑小林 , 杨忠 , 胡宁 , 廖彦剑 , 杨军
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181156
建立了一种新的基于微流控液滴形成技术的聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)微球制备方法。在微流控芯片上利用液滴形成技术可以快速、连续产生尺度均一\,单分散性好的PVA液滴。液滴制备速度可以达到7个/s。并且通过改变制备液中两相流体的注入流量和微流控通道宽度可对生成的PVA液滴的尺寸进行调节。将收集得到的PVA液滴进行物理交联固化处理,可以获得大量尺寸均一的聚乙烯醇微球。本方法制备效率高,所得到的微球单分散效果好,而且微球形成不需要化学交联剂的掺入,避免了对包载物质的干扰,非常适合药物载体等应用。
关键词: 聚乙烯醇, 微流控芯片, 液滴, 物理交联, 聚乙烯醇微球
表面电性可控磁珠微流控芯片在DNA提取中的应用
黄华斌 , 傅奇 , 胡佳 , 游其华 , 庄峙厦 , 杨朝勇 , 王小如
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171318
制备了表面电性可控的氨基化SiO2@Fe3O4磁性复合微球,采用激光刻蚀和热压键合的方法制作了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的DNA固相萃取芯片,将磁珠灌注于芯片通道中,借助永磁铁固定并控制磁珠,将磁珠芯片应用于人类全血中的基因组DNA提取,优化了提取实验条件,并对提取产物进行凝胶电泳和PCR分析。实验结果表明,磁珠微流控芯片成功地从全血中提取出纯度较高的基因组DNA,提取效率约35%,提取液的凝胶电泳条带与商品化试剂盒提取的基因组DNA一致,提取液可用于进一步的PCR反应。
关键词: 表面电性可控, 磁珠, 微流控芯片, DNA提取
多电极阵列微流控芯片内细胞介电泳运动分析
姚佳烽 , 姜祝鹏 , 赵桐 , 王昊 , 陈柏 , 吴洪涛
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181433
研究了多电极阵列微流控芯片内不同细胞在介电泳力下的运动特征,对外部形态相同而内部组蛋白不同的两种细胞进行了分离。多电极阵列微流控芯片在流道的5个正方形横截面嵌入电极阵列,每个横截面的一组对边嵌入8根电极,此结构扩大了微流道的尺寸,可以实现细胞在介电泳力的作用下高流量分离。为了研究微流控芯片内细胞运动特征,首先通过电场数值分析,对一个横截面内多电极电场分布进行了计算,得到了最佳电极组合方式,使得电场分布均匀,且介电泳力最大。之后,通过实验分析了在不同频率、多电极复杂电场下,外部形态相同而内部组蛋白不同的人肺部成纤维细胞MRC-5的运动特点。通过对介电泳力的波谱进行分析,得到了野生型(WT)和组蛋白-GFP型(GFP-HT)两种细胞的分离频率为f=30 kHz。最后,在两个入口处通入不同比例的蔗糖(Sucrose)溶液与两种细胞混合液,计算了细胞的分离率。当两个入口的流量比为12:1时,两种细胞的分离率可以达到93.5%。本研究提出的多电极阵列微流控芯片分离细胞的方法为细胞的高流量快速分离奠定了基础。
关键词: 介电泳, 细胞运动, 多电极, 复合电场, 最优电极组合, 微流控芯片
阵列式多通道芯片液相色谱初探
周拙恒 , 刘娅 , 张博
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181764
分离技术的微型化不仅可以节约试剂和样品,还具有高效、快速、高分辨和高通量等优点。本研究以微流控芯片作为液相分离平台,构建了阵列式并行多通道分离与多道检测系统。基于玻璃芯片、聚甲基丙烯酸甲酯芯片和聚二甲基硅氧烷芯片构建了三重复合芯片作为分离平台,实现了单张芯片上8个色谱填充床的制备。芯片系统的承压考察实验证明,玻璃芯片可以作为可靠的芯片材料支持压力驱动的芯片液相色谱。通过层级式分流获得单根芯片柱300 nL/min的纳升级流速。考察了8通道芯片色谱分离的可行性和有效性,获得了80000 plates/m的优良柱效和保留时间RSD=1.1%的柱间重现性。以蛋白酶解物为样品,考察了此系统在复杂生物样品高通量分离分析中的应用潜能。
关键词: 微流控芯片, 液相色谱, 芯片色谱, 并行多道, 高通量
微球层叠微通道用于全血血浆分离
陈梦迪 , 杨雁婷 , 邓治杨 , 徐洪燕 , 邓吉楠 , 杨忠 , 胡宁 , 杨军
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181800
设计并制作了一款由两种大小不同微球层叠堆积的微通道与毛细通道阵列组合而成的微流控芯片装置,可以在全血样本流经微通道过程中,通过微球堆积层过滤、吸附其中的细胞组分,快速分离出血浆。采用负压进样方式在微通道中紧密堆积微球,并采用蛋白封闭液包被的方法增加微球表面亲水性,在毛细作用下,芯片烘干冷却后滴入的全血在微通道中前进,进而分离出血浆。测试了直径分别为10、15、20、23和40 μm的不同微球对血浆分离速度的影响,当使用直径为10 μm的微球堆积通道时,血浆分离速率最快。考察了堆积通道局部加宽设计等对血浆分离的影响,结果表明,相较于长直型通道,局部加宽通道的血浆分离速率大大增加,最快可达0.16 μL/min,可在短时间内收集得到足量血浆,满足大多数临床血液检测等相关要求。利用本方法收集的血浆样本在芯片上进行血液凝集实验,可快速分析待测血液血型,具有良好的实际应用价值。
关键词: 血浆, 微流控芯片, 全血, 毛细作用, 过滤
基于印制电路板的微流控芯片研究进展及应用
常永嘉 , 尤晖
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191044
微流控技术的商业化是其目前的主要研究内容之一。基于印制电路板(Printed circuit board,PCB)的微流控(Lab-on-PCB)工艺能够结合PCB工艺和发展成熟的聚合物微流控制造技术,构建低成本、标准化和批量化的制造平台,有效推进了微流控技术的商业化。本文针对近20年Lab-on-PCB的研究,通过对芯片典型结构的分析,重点从结构、材料和制作工艺等方面对Lab-on-PCB的研究进展进行综述,总结目前Lab-on-PCB的应用和商业化发展情况,并对该技术的不足、待解决的问题和未来发展方向进行了评述和展望。
关键词: 印制电路板, 微流控芯片, 微全分析系统, 评述
基于氧气梯度共培养芯片的肿瘤细胞抗药性研究
孙威 , 陈雨晴 , 汪明芳 , 王月荣 , 张敏 , 章弘扬 , 胡坪
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191580
肿瘤微环境是一个复杂的体系,对肿瘤的发展、侵袭和转移起至关重要的作用。本研究利用一个简单的氧气梯度芯片构建了体外肿瘤缺氧微环境模型。此芯片由产生氧气梯度的蛇形通道和用于小鼠肝癌细胞(Hepa1-6细胞)与肝星状细胞(JS-1细胞)共培养的3个平行通道组成,通过在肿瘤细胞生长的区域制造氧气梯度模拟肿瘤缺氧微环境。利用此芯片,开展了Hepa1-6细胞对紫杉醇和替拉扎明(TPZ)的抗药性研究,并从分子机制上分析导致抗药性的可能原因。结果表明,芯片所产生的氧气梯度的浓度范围为2.3%~16.7%。在缺氧条件下,共培养的Hepa1-6细胞在TPZ作用下存活率显著下降,但对紫杉醇产生抗药性。免疫荧光分析结果表明,缺氧及共培养可提高细胞因子TIMP-1与TGF-β的表达,促使JS-1细胞活化,进而增强Hepa1-6细胞对紫杉醇的抗药性。
关键词: 微流控芯片, 肿瘤微环境, 氧气梯度, 细胞共培养, 抗药性
基于DNA四面体的微流控芯片用于致病性大肠杆菌O157∶H7的检测
朱福琳 , 卞晓军 , 田润 , 李亮 , 颜娟 , 刘刚
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191726
设计了一种微流控芯片,在其通道表面修饰DNA四面体,并通过生物素-链霉亲和素反应连接适配体作为捕获探针,用于大肠杆菌O157∶H7(Escherichia coli O157∶H7,E.coli O157∶H7)的检测研究。微流控芯片鱼骨形结构的设计降低了细菌捕获时受到的剪切力;在其表面修饰DNA四面体,可进一步调节探针之间的距离,提高探针对细菌的识别效率。琼脂糖凝胶电泳表征结果证实了DNA四面体纳米结构的成功制备和DNA四面体-适配体捕获体系的构建。采用荧光显微镜对检测结果进行进一步成像分析,并将此微流控芯片检测平台用于实际样品的检测。结果表明,不需要大型仪器或设备及其它信号放大技术的辅助,在普通光学显微镜下,利用此检测系统即能实现浓度为10 CFU/mL的E.coli O157∶H7的检测,且操作简便,检测耗时少于2 h。实际样品的检测回收率为88.3%~108.3%。本研究基于DNA四面体纳米结构构建的微流控平台,不仅为食源性致病菌的检测提供了一种有效的检测方法,在其它食品安全隐患、疾病早期诊断等研究领域也具有潜在应用价值。
关键词: DNA四面体, 微流控芯片, 适配体, 大肠杆菌O157∶H7
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