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液滴微流控（五）：新型PLGA微粒制備系統(tǒng)2020/05/28

本文介紹了一種基于液滴微流控的新型PLGA微粒制備系統(tǒng)，系統(tǒng)采用乙酸乙酯作為溶劑，所制備PLGA顆粒具有出色的單分散性（CV），重復性高，且微粒直徑可控。什么是PLGA？PLGA(poly(lactic-co-glycolicacid))，中文名為聚乳酸-羥基乙酸共聚物，是一種由乳酸和羥基乙酸隨機聚合而成的高分子有機化合物，無毒，具有良好的生物相容性、成囊和成膜等性能，被廣泛應用于制藥、醫(yī)用工程材料和現代化工業(yè)領域。此外，PLGA作為藥用輔料被收錄進美國藥典。在用于藥物釋放及輸送的PLGA微粒制

一種通用型多層器官芯片2020/05/27

器官芯片（organs-on-chips，OOC）是一種集成細胞培養(yǎng)裝置，指的是利用微流控芯片系統(tǒng)，在芯片上構建并模擬人體組織和器官的集成微系統(tǒng)，因其可準確控制培養(yǎng)系統(tǒng)中的多個參數，在模擬器官的各項功能特征，以及對外界刺激的特異性反應上，比傳統(tǒng)培養(yǎng)更加能夠反映人體真實情況，在生理學、藥理學和藥代動力學等研究領域具有很大的發(fā)展?jié)摿?，是藥物開發(fā)和個體化醫(yī)療的有力工具，已成為研究熱點。本文主要介紹了一種通用型三層器官微流控芯片，此芯片優(yōu)勢在于其可更換中間膜片，且可進行重復密封，一方面可模擬不同器官的體

微流控軟骨芯片2020/05/27

由于人口老齡化，骨關節(jié)炎（osteoarthritis，OA）這一常見疾病所造成的社會影響預計將急劇增加，其常見的治療方式為緩解疼痛或手術治療。OA治療藥物匱乏，主要源于缺乏準確的臨床前OA模型，在傳統(tǒng)2D培養(yǎng)和3D培養(yǎng)中，二者均不能準確的模擬軟骨細胞的動態(tài)培養(yǎng)微環(huán)境，以及在關節(jié)活動時，軟骨細胞所受到的特異性刺激，如持續(xù)的營養(yǎng)供給和特定的機械刺激。而微流控技術的引入，通過微流體控制和帶有“分層”結構的軟骨微流控芯片，為這一系列難題帶來了新的創(chuàng)新型解決方案。本文介紹了一種微流控軟骨芯片及其細胞培養(yǎng)

液滴微流控（八）：如何保證液滴的穩(wěn)定性？2020/05/27

液滴，因其微型化及高通量的特性，已成為一種用于微生物培養(yǎng)的有力工具，但在液滴中進行微生物的長期培養(yǎng)時，微生物的生長（生長速度及形態(tài)）及其分泌的各種代謝物，均會對液滴的穩(wěn)定性造成一定的影響，可能會出現液滴“破裂”或者液滴互相融合現象，此外，部分微生物的生長對微環(huán)境特別敏感，液滴失去穩(wěn)定性，便意味著我們很有可能獲取到不準確的實驗數據。因此，在液滴制備中，我們需要對液滴進行“加固”，常見的一種辦法是加入表面活性劑，一方面它對多種微生物的具有良好生物相容性，另一方面它能為液滴提供良好的穩(wěn)定性。本文通過對

液滴微流控（七）：單細胞高通量分析2020/05/27

細胞是生命結構與功能的基本單位，在對生命健康與疾病研究的探索中，常需以細胞研究為基礎，而細胞之間的差異，使得在對群體細胞的研究中，不可避免的會掩蓋了許多個體細胞的*信息，為了更全面的探索生命，更好的服務人類健康，單細胞分析愈發(fā)受到重視，其難點在于對單個細胞的捕獲、刺激以及檢測分析等，而液滴微流控技術，因其具有流體操作簡便、高單分散性、小型化、低成本、高靈敏度、高通量等優(yōu)點，迸發(fā)出鮮活的生命力，已成為單細胞操控與分析的有力工具。案例一：高通量篩選Thomas[1]等人研發(fā)的單細胞高通量篩選系統(tǒng)，通

液滴微流控（六）：單細胞高通量液滴測序（Drop-seq）2020/05/27

細胞是生物結構與功能的基本單位，形態(tài)類型千差萬別。通過細胞基因組學，可以描述細胞特性及功能，本文所介紹的單細胞（single-cell）高通量液滴測序（Drop-seq）技術，是一種快速分析成千上萬個單細胞的方法，通過將每個細胞包裹在納升級微滴中，進行RNA雜交并生成mRNA轉錄物，制作細胞基因表達譜，進一步可分析mRNA轉錄物的起源細胞。原理簡述Drop-Seq基于液滴微流控技術，首先，將細胞懸浮液與帶有分子條形碼的微珠懸浮液泵至微流控芯片，匯聚并形成層流，之后再與油相匯聚，形成單分散的微滴，

液滴微流控（四）：在液滴中培養(yǎng)大腸桿菌2020/05/26

已有研究表明，使用氟化油進行油包水液滴制備，可用于長期細胞培養(yǎng)[1]，相較礦物油，氟化油表現出更好的生物相容性[2]，但要找到一種有效穩(wěn)定液滴的表面活性劑，仍是一個挑戰(zhàn)。本研究的目的是：通過在液滴中培養(yǎng)大腸桿菌（Escherichiacoli），說明新型表面活性劑dSURF的生物相容性及液滴穩(wěn)定表現。此研究由DrOksanaShvydkiv在其實驗室（LeibnizInstituteforNaturalProductResearchａndInfectionBiology.（超鏈接https://

液滴微流控 二：液滴制備系統(tǒng)2020/05/26

成功制備穩(wěn)定、均一的液滴需同時具備三大關鍵要素：穩(wěn)定的壓力輸出，精確的流量控制和合適的芯片設計。本文以十字型液滴芯片為例，介紹一種可靠的液滴制備系統(tǒng)，其示意圖見下。液滴制備系統(tǒng)概覽此液滴制備系統(tǒng)組成部分有：2個FLOWEZ壓力泵，2個儲液池，2個過濾器，2個流量傳感器，1個芯片夾具，1個十字型液滴芯片和1個回收池組成。下圖為液滴制備系統(tǒng)實物連接圖。此系統(tǒng)工作時，2個FLOWEZ壓力泵分別將油相與水相從儲液池中泵出，首先經過過濾器，濾除試劑中的雜質（防止因雜質造成芯片堵塞），然后經過流量傳感器（通

液滴微流控（一）：液滴制備方法2020/05/26

基于液滴的微流控系統(tǒng)，因其提供了方便處理微流體(μL，pL)的混合、封裝、分選等多種操控的可行性，并適合高通量實驗，在近幾十年期間，得到高速發(fā)展。什么是液滴？液滴微流控有哪些應用？如何搭建液滴制備系統(tǒng)？有關液滴的諸多問題，將會是我們近期所要分享的內容。什么是液滴？微流控里的液滴，可以理解為兩種互不相溶的液體，在特定條件下發(fā)生“融合”，變成了一個個微彈的，類似皮球狀的微球（見下圖A），通?？煞譃樗秃陀桶畠煞N液滴，當對已經生成的液滴進行再次包裹，便會得到雙乳滴（見下圖B）。液滴制備所用的兩種互

干貨|什么是微流控系統(tǒng)？2020/05/26

微流控系統(tǒng)，指的是集微流體的驅動、操控、監(jiān)測、反應、檢測與分析等功能于一體的實驗平臺，常規(guī)來講，一個微流控系統(tǒng)應包含以下幾個子系統(tǒng)：1.流體驅動子系統(tǒng)。2.過程監(jiān)測及控制子系統(tǒng)。3.微流控芯片。4.檢測分析子系統(tǒng)。下圖為PLGA（聚乳酸-羥基乙酸共聚物）微球制備微流控系統(tǒng)的實物連接圖，可輔助理解微流控系統(tǒng)的概念。流體驅動子系統(tǒng)此部分通常由微流體驅動泵組成。壓力泵、注射泵和蠕動泵是常用的微流體驅動泵，可滿足多種微流控應用需求，其中，壓力泵常用于高精度高穩(wěn)定性微流體進樣（如液滴制備），注射泵常用于中

如何避免微流體實驗中的氣泡2020/05/26

在微流體實驗中，氣泡的產生會帶來諸多問題：氣泡是動態(tài)的，會隨著壓力和溫度的變化發(fā)生膨脹或收縮，因此會吸收壓力變化，降低系統(tǒng)的響應時間，同時也會改變流阻，導致流量不穩(wěn)定，此外，在細胞培養(yǎng)中，氣泡會導致細胞死亡。本文內容分為以下3個部分：1.氣泡是如何產生的？2.如何避免氣泡的產生？3.如果氣泡不可避免，怎么辦？氣泡是如何產生的？一般來講，微流體實驗中的氣泡來源分為以下幾個方面：1.微流控系統(tǒng)非*密封，存在漏氣情況。2.更換試劑進行進樣時，可能會往系統(tǒng)中引入氣體。3.流體能溶解一定量的氣體，隨著壓力

如何建立可靠無泄漏的微流體毛細管連接2020/05/21

在微流體實驗中，若不能正確的連接各毛細管，很容易發(fā)生流體管路堵塞或漏液（或高壓漏液）的情況，從而降低實驗效率。如何建立可靠、安全無泄漏且零死體積的微流體毛細管連接，通常分為以下兩步：1.裁剪合適長度的毛細管。2.正確的連接毛細管。裁剪合適長度的毛細管通常來講，一個良好的微流控平臺布局將大程度的減少毛細管使用量，從而減少實驗中試劑使用量，所以我們建議先布置微流控平臺各組件（但不將各組件固定），然后再確認所需毛細管長度。裁剪毛細管時，因許多微流體毛細管內徑偏小，材質偏硬，為了防止剪切后的毛細管接口變

微流體操控之循環(huán)進樣2020/05/19

在細胞培養(yǎng)或器官培養(yǎng)中了在微流控芯片內模擬生物體內環(huán)境，除了溫度、濕度和酸堿度等條件之外，還需要模擬生物體內如血液循環(huán)之類的流體流動，盡可能的為細胞提供與在生物體內一致的培養(yǎng)環(huán)境，同時，在流體循環(huán)過程中，也方便收集細胞產物。此外，在做一些微流體的過濾實驗時，也需要進行流體循環(huán)，如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細胞時，通過流體循環(huán)使全血多次穿過全血過濾膜，可提高紅細胞濾除率。微流體循環(huán)中，需保證流體在微流控芯片中的流向一直保持不變，一般來講，實現微流體循環(huán)的常見方案有以下3種：1.利用循環(huán)模組實現微

微流體操控之序列進樣2020/05/19

在細胞灌流式培養(yǎng)應用中，需要將多種試劑連續(xù)不斷的輸送至細胞培養(yǎng)腔或反應器中，其中涉及到的多種試劑的連續(xù)進樣被稱為序列進樣。序列進樣操作繁瑣，手動操作時會存在巨大的時間與成本（尤其在使用珍貴試劑時）問題，所以科研人員更加傾向于選擇一種全自動或人工參與極少的系統(tǒng)來輔助完成序列進樣。通常，可使用以下兩種方式來實現無特殊要求的自動化序列進樣：1.注射泵結合閥門控制實現序列進樣；2.壓力泵結合閥門控制實現序列進樣。注射泵結合閥門控制實現序列進樣系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中，注射泵與1個6位換向閥中心閥口相連；6

如何選擇合適的微流體導管2020/05/19

搭建微流控系統(tǒng)時，經常會用到各種微流體導管，選擇合適的微流體導管，以一種簡單可靠的連接方式去搭建系統(tǒng)，可以降低系統(tǒng)連接復雜度，改善實驗性能表現，獲得更可靠的實驗結果。如何選擇合適的微流體導管？選擇微流體導管通?？紤]兩個因素：導管尺寸和材質。微流體導管尺寸微流體導管常見尺寸如下：1.導管外徑：在產品信息里通產以OD（outsidediameter）表示。2.導管內徑：指流體路徑的直徑，在產品信息里通常以ID（innerdiameter）表示，內徑越小，導管帶來的流阻就越大。3.導管長度，在產品信息

微流控系統(tǒng)里的響應性2020/05/19

響應性（Responsiveness）通常指功能單元或系統(tǒng)在給定時間內完成任務的特定能力。微流控系統(tǒng)里的響應性可定義為：系統(tǒng)流體管路中的壓力或流量達到需求值所花的時間，可通過以下三個“時間”來描述微流控系統(tǒng)的響應性：1.響應時間（Responsetime）2.上升時間（Risingtime）3.穩(wěn)定時間（Settlingtime）響應時間（Responsetime）微流控系統(tǒng)中，響應時間是指從發(fā)送指令開始，至流體開始發(fā)生“動作”所持續(xù)的時間。系統(tǒng)響應時間越短越好，在如泵、閥等硬件組件中，其電氣或

微流體儀器的穩(wěn)定性2020/05/19

微流體儀器中，穩(wěn)定性是指儀器在存在外界干擾的情況下，能將某一物理量維持在一個恒定值的能力。在微流體實驗中，穩(wěn)定性這一指標尤受關注，因為即使是微小的物理量變化，也可能極大的改變實驗結果，儀器穩(wěn)定性越高，儀器的可重復性越好。如何測量微流體儀器的穩(wěn)定性微流體實驗中，可通過穩(wěn)定區(qū)間（Stabilityband）、標準差（Standarddeviation）和變異系數（Coefficientofvariation,CV）三個參數來量化微流體儀器的穩(wěn)定性。1.穩(wěn)定區(qū)間（Stabilityband）穩(wěn)定區(qū)間指

微流控芯片連接方法2020/05/19

目前常用于制備微流控芯片的材料有單晶硅片、石英、玻璃和有機聚合物如PMMA、PDMS以及PC等。根據使用材質不同，微流控芯片主要分為硬質和軟質芯片兩大類，軟質芯片主要指PDMS芯片，硬質芯片有聚合物芯片、玻璃芯片、硅襯底芯片等。不同的微流控芯片所對應的連接方式也有所不同。下面我們將分別討論：1．PDMS芯片PDMS芯片質軟，因此連接方式比較簡單，使用相應的鋼針或毛細管直接插入到PDMS芯片的進出口即可。需要注意的是采用此種連接方法需要PDMS具有一定的厚度，因此如果PDMS芯片的厚度較薄，可以用

如何選擇合適的微流體驅動泵（一）2020/05/18

微流控系統(tǒng)中，流體驅動泵作為流體的動力源，顯得至關重要。針對不同的應用，該如何進行驅動泵的選擇，既能滿足應用需求，又能擁有較高的性價比？針對此問題，我們制作了兩期推文，以作參考。一期（本期）介紹主流流體驅動泵及其工作原理，第二期結合應用實例，對比各種流體驅動泵的優(yōu)缺點，并給出如何選擇驅動泵的建議。目前，主流的微流體驅動泵可分為：壓力泵、機械驅動泵以及其它驅動泵。壓力泵壓力泵工作原理為：通過給裝有樣品的密閉儲液池施加外壓（泵入如CO2、N2等非腐蝕性氣體），利用密封儲液池出入口之間的壓差，將樣品泵

如何選擇流體的恒流控制或恒壓控制？2020/05/18

在使用壓力泵進行流體控制實驗時，通?？梢赃x擇“恒流控制”或“恒壓控制”模式，部分操作人員會忽視兩者的區(qū)別，視之為等同，本文通過完成兩類測試實驗，對比這兩類控制模式在實驗中的性能表現，并說明兩者的區(qū)別。實驗器材氮氣罐1個，FLOW-EZ壓力泵1個，儲液池1個，流量傳感器1個，較長的毛細管（可代表微流控系統(tǒng)中的毛細管和微流控芯片通道），廢液池1個，已安裝實時監(jiān)測軟件AIO（All-in-OneSoftware）的PC1臺，儀器配套電纜等。實驗過程說明本文所使用的流體測試系統(tǒng)示意圖如下：將實驗器材按照