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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(fù)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(jī)聚合而成的高分子有機(jī)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(yīng)用于制藥、醫(yī)用工程材料和現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域。此外，PLGA作為藥用輔料被收錄進(jìn)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(xì)胞培養(yǎng)裝置，指的是利用微流控芯片系統(tǒng)，在芯片上構(gòu)建并模擬人體組織和器官的集成微系統(tǒng)，因其可準(zhǔn)確控制培養(yǎng)系統(tǒng)中的多個參數(shù)，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(yīng)上，比傳統(tǒng)培養(yǎng)更加能夠反映人體真實情況，在生理學(xué)、藥理學(xué)和藥代動力學(xué)等研究領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ撬幬镩_發(fā)和個體化醫(yī)療的有力工具，已成為研究熱點(diǎn)。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(jìn)行重復(fù)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(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）這一常見疾病所造成的社會影響預(yù)計將急劇增加，其常見的治療方式為緩解疼痛或手術(shù)治療。OA治療藥物匱乏，主要源于缺乏準(zhǔn)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(zhǔn)確的模擬軟骨細(xì)胞的動態(tài)培養(yǎng)微環(huán)境，以及在關(guān)節(jié)活動時，軟骨細(xì)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(jī)械刺激。而微流控技術(shù)的引入，通過微流體控制和帶有“分層”結(jié)構(gòu)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(xì)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(jìn)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(xiàn)液滴“破裂”或者液滴互相融合現(xiàn)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(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)。因此，在液滴制備中，我們需要對液滴進(jìn)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(xì)胞高通量分析2020/05/27
細(xì)胞是生命結(jié)構(gòu)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(xì)胞研究為基礎(chǔ)，而細(xì)胞之間的差異，使得在對群體細(xì)胞的研究中，不可避免的會掩蓋了許多個體細(xì)胞的*信息，為了更全面的探索生命，更好的服務(wù)人類健康，單細(xì)胞分析愈發(fā)受到重視，其難點(diǎn)在于對單個細(xì)胞的捕獲、刺激以及檢測分析等，而液滴微流控技術(shù)，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(diǎn)，迸發(fā)出鮮活的生命力，已成為單細(xì)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(xì)胞高通量篩選系統(tǒng)，通
液滴微流控（六）：單細(xì)胞高通量液滴測序（Drop-seq）2020/05/27
細(xì)胞是生物結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，形態(tài)類型千差萬別。通過細(xì)胞基因組學(xué)，可以描述細(xì)胞特性及功能，本文所介紹的單細(xì)胞（single-cell）高通量液滴測序（Drop-seq）技術(shù)，是一種快速分析成千上萬個單細(xì)胞的方法，通過將每個細(xì)胞包裹在納升級微滴中，進(jìn)行RNA雜交并生成mRNA轉(zhuǎn)錄物，制作細(xì)胞基因表達(dá)譜，進(jìn)一步可分析mRNA轉(zhuǎn)錄物的起源細(xì)胞。原理簡述Drop-Seq基于液滴微流控技術(shù)，首先，將細(xì)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(jìn)行油包水液滴制備，可用于長期細(xì)胞培養(yǎng)[1]，相較礦物油，氟化油表現(xiàn)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(xiàn)。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(guān)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(shè)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(jīng)過過濾器，濾除試劑中的雜質(zhì)（防止因雜質(zhì)造成芯片堵塞），然后經(jīng)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(yīng)用？如何搭建液滴制備系統(tǒng)？有關(guān)液滴的諸多問題，將會是我們近期所要分享的內(nèi)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），通常可分為水包油和油包水兩種液滴，當(dāng)對已經(jīng)生成的液滴進(jìn)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(qū)動、操控、監(jiān)測、反應(yīng)、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(yīng)包含以下幾個子系統(tǒng)：1.流體驅(qū)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(qū)動子系統(tǒng)此部分通常由微流體驅(qū)動泵組成。壓力泵、注射泵和蠕動泵是常用的微流體驅(qū)動泵，可滿足多種微流控應(yīng)用需求，其中，壓力泵常用于高精度高穩(wěn)定性微流體進(jìn)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(chǎn)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(yīng)時間，同時也會改變流阻，導(dǎo)致流量不穩(wěn)定，此外，在細(xì)胞培養(yǎng)中，氣泡會導(dǎo)致細(xì)胞死亡。本文內(nèi)容分為以下3個部分：1.氣泡是如何產(chǎn)生的？2.如何避免氣泡的產(chǎn)生？3.如果氣泡不可避免，怎么辦？氣泡是如何產(chǎn)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(jìn)行進(jìn)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(xì)管連接2020/05/21
在微流體實驗中，若不能正確的連接各毛細(xì)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(xì)管連接，通常分為以下兩步：1.裁剪合適長度的毛細(xì)管。2.正確的連接毛細(xì)管。裁剪合適長度的毛細(xì)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(xì)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(rèn)所需毛細(xì)管長度。裁剪毛細(xì)管時，因許多微流體毛細(xì)管內(nèi)徑偏小，材質(zhì)偏硬，為了防止剪切后的毛細(xì)管接口變
微流體操控之循環(huán)進(jìn)樣2020/05/19
在細(xì)胞培養(yǎng)或器官培養(yǎng)中了在微流控芯片內(nèi)模擬生物體內(nèi)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(nèi)如血液循環(huán)之類的流體流動，盡可能的為細(xì)胞提供與在生物體內(nèi)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(xì)胞產(chǎn)物。此外，在做一些微流體的過濾實驗時，也需要進(jìn)行流體循環(huán)，如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細(xì)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(xì)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(xiàn)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(xiàn)微
微流體操控之序列進(jìn)樣2020/05/19
在細(xì)胞灌流式培養(yǎng)應(yīng)用中，需要將多種試劑連續(xù)不斷的輸送至細(xì)胞培養(yǎng)腔或反應(yīng)器中，其中涉及到的多種試劑的連續(xù)進(jìn)樣被稱為序列進(jìn)樣。序列進(jìn)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(jìn)樣。通常，可使用以下兩種方式來實現(xiàn)無特殊要求的自動化序列進(jìn)樣：1.注射泵結(jié)合閥門控制實現(xiàn)序列進(jìn)樣；2.壓力泵結(jié)合閥門控制實現(xiàn)序列進(jìn)樣。注射泵結(jié)合閥門控制實現(xiàn)序列進(jìn)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(dǎo)管2020/05/19
搭建微流控系統(tǒng)時，經(jīng)常會用到各種微流體導(dǎo)管，選擇合適的微流體導(dǎo)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(fù)雜度，改善實驗性能表現(xiàn)，獲得更可靠的實驗結(jié)果。如何選擇合適的微流體導(dǎo)管？選擇微流體導(dǎo)管通?？紤]兩個因素：導(dǎo)管尺寸和材質(zhì)。微流體導(dǎo)管尺寸微流體導(dǎo)管常見尺寸如下：1.導(dǎo)管外徑：在產(chǎn)品信息里通產(chǎn)以O(shè)D（outsidediameter）表示。2.導(dǎo)管內(nèi)徑：指流體路徑的直徑，在產(chǎn)品信息里通常以ID（innerdiameter）表示，內(nèi)徑越小，導(dǎo)管帶來的流阻就越大。3.導(dǎo)管長度，在產(chǎn)品信息
微流控系統(tǒng)里的響應(yīng)性2020/05/19
響應(yīng)性（Responsiveness）通常指功能單元或系統(tǒng)在給定時間內(nèi)完成任務(wù)的特定能力。微流控系統(tǒng)里的響應(yīng)性可定義為：系統(tǒng)流體管路中的壓力或流量達(dá)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(yīng)性：1.響應(yīng)時間（Responsetime）2.上升時間（Risingtime）3.穩(wěn)定時間（Settlingtime）響應(yīng)時間（Responsetime）微流控系統(tǒng)中，響應(yīng)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(yīng)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(biāo)尤受關(guān)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(jié)果，儀器穩(wěn)定性越高，儀器的可重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)差（Standarddeviation）和變異系數(shù)（Coefficientofvariation,CV）三個參數(shù)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(jī)聚合物如PMMA、PDMS以及PC等。根據(jù)使用材質(zhì)不同，微流控芯片主要分為硬質(zhì)和軟質(zhì)芯片兩大類，軟質(zhì)芯片主要指PDMS芯片，硬質(zhì)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(yīng)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(zhì)軟，因此連接方式比較簡單，使用相應(yīng)的鋼針或毛細(xì)管直接插入到PDMS芯片的進(jìn)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(qū)動泵（一）2020/05/18
微流控系統(tǒng)中，流體驅(qū)動泵作為流體的動力源，顯得至關(guān)重要。針對不同的應(yīng)用，該如何進(jìn)行驅(qū)動泵的選擇，既能滿足應(yīng)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(qū)動泵及其工作原理，第二期結(jié)合應(yīng)用實例，對比各種流體驅(qū)動泵的優(yōu)缺點(diǎn)，并給出如何選擇驅(qū)動泵的建議。目前，主流的微流體驅(qū)動泵可分為：壓力泵、機(jī)械驅(qū)動泵以及其它驅(qū)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(jìn)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(xiàn)，并說明兩者的區(qū)別。實驗器材氮?dú)夤?個，F(xiàn)LOW-EZ壓力泵1個，儲液池1個，流量傳感器1個，較長的毛細(xì)管（可代表微流控系統(tǒng)中的毛細(xì)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
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