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液滴微流控（五）：新型PLGA微粒制備系統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，系統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、醫用工程材料和現代化工業領域。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裝置，指的是利用微流控芯片系統，在芯片上構建并模擬人體組織和器官的集成微系統，因其可準確控制培養系統中的多個參數，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，比傳統培養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展潛力，是藥物開發和個體化醫療的有力工具，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2D培養和3D培養中，二者均不能準確的模擬軟骨細胞的動態培養微環境，以及在關節活動時，軟骨細胞所受到的特異性刺激，如持續的營養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

液滴微流控（八）：如何保證液滴的穩定性？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的有力工具，但在液滴中進行微生物的長期培養時，微生物的生長（生長速度及形態）及其分泌的各種代謝物，均會對液滴的穩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境特別敏感，液滴失去穩定性，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、高通量等優點，迸發出鮮活的生命力，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]等人研發的單細胞高通量篩選系統，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[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定液滴的表面活性劑，仍是一個挑戰。本研究的目的是：通過在液滴中培養大腸桿菌（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2020/05/26

成功制備穩定、均一的液滴需同時具備三大關鍵要素：穩定的壓力輸出，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，其示意圖見下。液滴制備系統概覽此液滴制備系統組成部分有：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實物連接圖。此系統工作時，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，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？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？2020/05/26

微流控系統，指的是集微流體的驅動、操控、監測、反應、檢測與分析等功能于一體的實驗平臺，常規來講，一個微流控系統應包含以下幾個子系統：1.流體驅動子系統。2.過程監測及控制子系統。3.微流控芯片。4.檢測分析子系統。下圖為PLGA（聚乳酸-羥基乙酸共聚物）微球制備微流控系統的實物連接圖，可輔助理解微流控系統的概念。流體驅動子系統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：氣泡是動態的，會隨著壓力和溫度的變化發生膨脹或收縮，因此會吸收壓力變化，降低系統的響應時間，同時也會改變流阻，導致流量不穩定，此外，在細胞培養中，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

微流體操控之循環進樣2020/05/19

在細胞培養或器官培養中了在微流控芯片內模擬生物體內環境，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環境，同時，在流體循環過程中，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，如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細胞時，通過流體循環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，實現微流體循環的常見方案有以下3種：1.利用循環模組實現微

微流體操控之序列進樣2020/05/19

在細胞灌流式培養應用中，需要將多種試劑連續不斷的輸送至細胞培養腔或反應器中，其中涉及到的多種試劑的連續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，可以降低系統連接復雜度，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？選擇微流體導管通常考慮兩個因素：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

微流控系統里的響應性2020/05/19

響應性（Responsiveness）通常指功能單元或系統在給定時間內完成任務的特定能力。微流控系統里的響應性可定義為：系統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”來描述微流控系統的響應性：1.響應時間（Responsetime）2.上升時間（Risingtime）3.穩定時間（Settlingtime）響應時間（Responsetime）微流控系統中，響應時間是指從發送指令開始，至流體開始發生“動作”所持續的時間。系統響應時間越短越好，在如泵、閥等硬件組件中，其電氣或

微流體儀器的穩定性2020/05/19

微流體儀器中，穩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，儀器穩定性越高，儀器的可重復性越好。如何測量微流體儀器的穩定性微流體實驗中，可通過穩定區間（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定性。1.穩定區間（Stabilityband）穩定區間指

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，通常可以選擇“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（可代表微流控系統中的毛細管和微流控芯片通道），廢液池1個，已安裝實時監測軟件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示意圖如下：將實驗器材按照