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用于循环肿瘤细胞捕获的鱼骨型微流控芯片的模拟仿真与优化
目的 通过对鱼骨型微流控芯片进行模拟仿真与优化,实现癌症患者外周血中循环肿瘤细胞的高效捕获.方法 用Fluent 15.0软件对细胞在微流控芯片中的流动进行建模仿真,通过MATLAB编程统计芯片在不同结构参数(鱼骨宽度、鱼骨间隙、鱼骨高度、通道高度)、液体流动方向与流速等条件(共计250个条件)下所有细胞可被捕获的位置数目,预测细胞捕获效率,并进行实验验证.结果 在鱼骨宽度75 μm、间隙125 μm、深度70 μm、通道深度30μm、流体正向且流速1 mL/h的条件下,鱼骨芯片可以达到高的细胞捕获效率.结论 通过计算流体动力学方法对在不同芯片中的细胞捕获进行模拟,利用MATLAB建立捕获效率的统计模型并进行优化,快速筛选出可获得细胞高效捕获的参数组合,并通过实验,对优化的芯片参数进行验证,实现了循环肿瘤细胞的高效捕获.
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控制微流控芯片电泳中的蛋白质吸附
目的 探讨抑制微流控芯片电泳中蛋白质的吸附,以提高芯片电泳蛋白质的分离效率及重现性.方法 以蛋白质标准品、临床尿液标本为实验对象,通过提高缓冲液的pH值、在缓冲液中加入适当的添加剂等方法,进行芯片蛋白电泳,并与常规琼脂糖电泳结果进行比较.结果 使用pH值10.5硼酸缓冲液,转铁蛋白连续进样出峰时间的变异系数(CV)为5.22%;在pH值10.5硼酸缓冲液中加入1%的乙胺,能提高芯片电泳检测尿液蛋白的分离度、重现性,电泳结果与REP全自动电泳仪结果一致.结论 使用该方法可有效地抑制芯片泳道壁对蛋白质的吸附,分离效率大为提高.
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微流控芯片免疫分析技术及其研究进展
近年来微流控芯片(microfluidic chips)技术发展迅速,在医学、生命科学等领域的应用得到不断扩展.微流控芯片是指采用微细加工技术,将微通道网络结构及其他功能元件集成在数平方厘米的基片上,通过对微通道中的流体进行控制,以实现进样、稀释、混合、反应、分离、检测等多种功能的微全分析系统,具有微型化、集成化、分析速度快、试剂消耗少等显著优点.
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微流控芯片用于分离蛋白质的影响因素及临床应用
目的 建立微流控芯片电泳分离蛋白质的方法,并探讨微流控芯片电泳在分离临床尿液蛋白组份中的初步应用价值.方法 ①利用自制的微流控电泳分析仪和自制的石英芯片对电泳条件进行摸索,进行微流控芯片电泳分离蛋白质的方法学重复性、检测限及抗干扰实验;②利用全自动琼脂糖电泳仪与微流控芯片电泳仪对临床尿液标本进行电泳分离,对尿液中的蛋白质进行初步定性,判断尿液中蛋白质的来源.结果 ①在75 mmol/L硼酸盐(pH 10.5)含1% (v/v)乙胺电泳缓冲液中,进样电压500 V, 15 s时电泳蛋白可得到基线分离;②在36例尿蛋白阳性患者中,用该法检测发现溢出性蛋白尿2例、选择性蛋白尿16例、非选择性蛋白尿18例, 20例健康对照未检出蛋白峰.结论 该法快速、简便,检测成本极低,有利于临床的诊断和预后判断,有较好的应用前景.
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阀控多通道微流控芯片高通量快速检测大肠埃希菌O157∶H7
目的 建立一种基于气阀控制的多通道微流控芯片系统,实现高通量、低成本、快速检测大肠埃希菌O157∶H7.方法 采用集成多条反应通道和控制气阀的微流控芯片,用气阀控制芯片通道内反应的顺序,在通道交叉处构建出10个检测区.然后以免疫荧光技术为检测手段,检测水和粪便标本中的大肠埃希菌O157∶H7.结果 成功建立了一种基于气阀控制的多通道微流控芯片系统,并应用于大肠埃希菌O157∶H7的快速检测.此芯片一次可同时检测10个样本,单个样本检测时间少于10min、试剂消耗量仅为0.5 μL,对大肠埃希菌O157∶H7的低检测限为1×103 CFU/mL.检测大肠埃希菌O157∶H7组的荧光信号(4 122±164)与大肠埃希菌ATCC 25922(2.67±0.45)及伤寒沙门菌(3.33±0.94)比较,差异有统计学意义(t分别为35.78和30.79,P均＜0.01).批内精密度为5.2％.将本法用于模拟临床样品中大肠埃希菌O157∶H7的测定,敏感性和特异性分别为62％和100％,与培养法的总体符合率为81％.结论 基于气阀控制的多通道微流控芯片系统可实现高通量、低成本、快速检测大肠埃希菌O157∶H7,有望成为一种高效和快捷的新检测方法.
关键词： 微流控芯片 大肠埃希菌O157∶H7 快速检测 高通量 -
多种基于微流控芯片的检测方法用于细菌检测
致病菌常规检测方法以培养鉴定为主,该方法周期长,培养条件苛刻,难以做到快速检测.微流控芯片具有小型化、高通量、快速、集成、耗材少等优点,近年得到了快速发展并逐步应用于各个领域.利用微流控芯片技术可实现细菌的快速检测,将该技术与其他技术相结合也得到了广泛应用.该文就近些年联合其他细菌检测方法设计的微流控芯片进行了综述,并探讨各种协同方法的优缺点及临床应用前景或价值.
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基于微流控芯片模拟生理状况下精子自然优选研究
目的:在微流控芯片上模拟生理状态下的精子与宫颈粘液相互作用过程,寻找一种自然的接近生理状态的精子优选方法. 方法:按功能构建微流控芯片,基于精子与宫颈粘液相互作用在芯片通道中模拟生理状态下的精子自然优选过程,进而实现对精子的优选,同时在芯片上集成实时精子检测池,通过计算机辅助精子分析系统(CASA)实时对精子的各项参数进行测定.本研究用微流控芯片法和常规上游法同时分析30例标本,并与分选前比较. 结果:分选前a+b级精子百分率为(29.78±11.24)％、正常形态精子百分率为(8.00±5.19)％、直线速度(VSL)为(18.89 ±4.90) μm/s、平均路径速度(VAP)为(26.84 ±5.13) μm/s、前向性(STR)为(70.15±7.61)％.常规上游法分选后各项参数相应为(71.65±11.18)％、(14.95±6.79)％、(24.14±5.95)μm/s、( 32.61±6.36) μm/s、(73.87±9.34)％.微流控芯片分选后各项参数相应为(92.37±6.33)％、(23.33±7.67)％、(34.03 ±16.78)μm/s、(38.73±16.40) μm/s、(84.91±12.56)％.芯片法与分选前比较,各参数差异有统计学意义(P均＜0.01)；与上游法比较,各参数差异亦有统计学意义(P均＜0.05). 结论:本研究在微流控芯片上模拟生理状态下精子与宫颈粘液的相互作用过程,实现了对精子的自然优选和实时检测.优选出的精子质量较分选前及上游法都有明显提高,为芯片上实现模拟生理状态下的受精过程奠定了基础.
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微流控芯片精子分选法对精子常规参数及DNA完整性的影响
目的:研究微流控芯片精子优选技术对精子常规参数及DNA完整性的影响.方法:自行设计制作微流控芯片,利用芯片处理技术和上游法对40例精液标本进行精子优选,通过计算机辅助精液分析系统及染色质扩散试验从精子常规参数及DNA完整性两个方面评价精液体外处理对精子的影响.结果:精液经微流控芯片法和上游法处理后,精子活力、精子正常形态率以及精子尾部肿胀率均有显著提高(P<0.01),精子的DNA损伤率明显降低(P<0.01).微流控芯片法与上游法相比,优选后前者精子DNA损伤率明显低于后者[(8.4±5.8)%vs(16.4±9.2)%,P<0.01],而其他参数差异无显著性.结论:微流控芯片技术在精子优选中能获得精子DNA损伤程度小的高质量精子.
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微流控芯片电泳免疫法检测β2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、45mtnol/L TBE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2 min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.
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微流控芯片电泳在尿蛋白分离中的应用
目的:将微流控芯片电泳用于临床尿蛋白分离的验证试验,评价其在临床上的应用价值.方法:用微流控芯片电泳对30例尿蛋白定性试验为阴性的对照组和70例尿蛋白定性在++以上的病例组进行检测,以白球蛋白的峰面积比值判断蛋白尿的选择性,并与美国Helena琼脂糖凝胶电泳结果比较.结果:30例对照组未检出蛋白峰,70例病例组除2例外均检出蛋白峰,其中选择性蛋白尿16例,非选择性蛋白尿50例,溢出性蛋白尿2例,与美国Helena琼脂糖凝胶电泳结果100%相符,与临床诊断符合率为97.14%.结论:该法用于临床尿蛋白分离的验证试验,效果很好,适于在中小医院普遍推广.
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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.
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基于细胞水平药物筛选的微流控芯片系统研究进展
进入21世纪以来,药物筛选技术正朝着快速、高效的细胞水平筛选方面发展,微流控芯片技术作为现代生命科学领域的重要研究工具,以其分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,在细胞水平药物筛选方面引起了广泛关注,并取得了一系列成果.国家“十二五”规划中启动科技重大专项“基于微流控芯片的新药研究开发关键技术”,使得微流控芯片在药物筛选领域的研究达到了一个新的高度.本文主要综述了近年来基于细胞水平药物筛选的微流控芯片系统的研究进展,并对其应用前景进行了展望.
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基于微流控芯片技术橙皮苷抗肺肿瘤作用机制研究
目的 探究橙皮苷诱导人肺癌细胞A549凋亡的作用机制.方法 基于微流控芯片技术采用Hoechst 33342/PI染色法检测橙皮苷对肺癌细胞A549凋亡坏死的影响;流式细胞术检测橙皮苷对肺癌细胞周期及凋亡的影响;实时荧光定量PCR技术检测相关基因VEGF、PI3K及PTEN的表达;Western blot 技术检测橙皮苷诱导肺癌细胞中PI3K-Akt信号通路相关蛋白PI3K、Akt、PTEN及凋亡蛋白Bcl-2、周期蛋白Cyclin B1的表达. 结果 橙皮苷作用于细胞G0/G1期及S期,阻滞细胞分裂,并呈现浓度依赖性诱导肺癌细胞凋亡,其细胞凋亡坏死率由正常对照组的(6.7±0.6)%增至(27.9±1.1)%;经橙皮苷诱导后的肺癌细胞中VEGF和PI3K基因表达相对降低,抑癌基因PTEN表达相对增加.Western blot 结果显示,经橙皮苷诱导的肺癌细胞中凋亡蛋白Bcl-2及周期蛋白Cyclin B1相对表达降低,PI3K-Akt信号通路蛋白Akt表达量与对照组比较明显减少,PI3K蛋白表达量相对增加,PTEN表达量无明显变化.结论 橙皮苷可能是通过干扰PI3K-Akt信号通路,阻碍肿瘤细胞的分裂并促进凋亡蛋白的产生,从而诱导肺癌细胞 A549 凋亡.
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用于肿瘤细胞三维培养的微流控芯片构建及培养条件研究
目的：设计制作用于肿瘤细胞三维培养的微流控芯片,以海藻酸钙凝胶为细胞支架,基于芯片研究适合的凝胶形成、溶解条件,利用该条件长期培养SMMC-7721细胞并检测其活力。方法利用CDR软件、软光刻技术、模塑法、等离子键合法等设计并制作出微流控芯片并验证其适用性；在芯片中三维培养肝肿瘤细胞SMMC-7721,观察细胞形态,以IPP软件辅助计算细胞在72h的存活率。结果设计制作的微流控芯片适合于肿瘤细胞三维培养；芯片中培养的肝癌细胞72 h内生长状态良好,存活率达(96．1±4．5)%,细胞堆积排列紧密,出现肿瘤细胞聚集体( tumor cell spheroid, TCS)。结论该文设计构建用于肿瘤细胞三维培养的微流控芯片,并用于肝癌细胞SMMC-7721培养,细胞生长状态良好,且细胞生长与聚集状态表现出一定特殊性。利用该芯片进行肿瘤细胞三维培养,可以为肿瘤细胞生长状态研究及抗肿瘤药物筛选提供更有利的方式。
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非小细胞肺癌外周血癌胚抗原mRNA表达与肿瘤微血管密度的相关性
目的:探讨非小细胞肺癌(NSCLC)外周血癌胚抗原(CEA)mRNA的表达与肿瘤微血管密度(MVD)之间的相关性.方法:采用逆转录巢式聚合酶链反应(nested RT-PCR)和微流控芯片(micro-fluid chip)技术检测57例NSCLC患者术前外周血CEA mRNA;选择单克隆抗体CD31和CD34,采用免疫组化对肿瘤组织进行MVD计数.结果:57例NSCLC患者外周血CEA mRNA阳性表达率为61.4%;CD31和CD34显示的MVD结果分别为(29.7±12.1)条和(38.2±12.7)条,范围分别是10～61条和19～76条.CEA mRNA阳性表达率和MVD计数呈正相关关系(P<0.05).结论:在NSCLC患者,其肿瘤MVD较高的则更容易发生外周血微转移.
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微流控芯片富集鼻咽癌细胞的实验研究
目的 探讨适配子微流控芯片对鼻咽癌细胞的富集作用.方法 用生物素亲和素将适配子结合到微流控芯片的反应室内,用微泵将细胞悬液泵入反应室进行细胞捕获,洗脱细胞并计算细胞的捕获效率.结果 适配子微流控芯片能够捕获鼻咽癌细胞,并且鼻咽癌细胞捕获效率达到90%.结论 适配子微流控芯片用于鼻咽癌诊断具有广阔的前景.
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基于玻璃基底微流控芯片的制备
介绍一种基于玻璃基底微流控芯片的制作方法,通过光刻工艺在玻璃基底表面刻蚀出微通道.利用氧等离子体对聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)和微通道所在的基底表面进行处理,使PDMS与基底表面性质由疏水性变为亲水性,完成PDMS与玻璃基底的共价键结合.通过实验表明,经氧等离子体处理之后的PDMS与玻璃基底的密封效果较好.鉴于PDMS具有良好的热稳定性,无毒性,以及较好的光学特性等,此微流控芯片可用于生物医学以及化学领域中的化学发光及荧光检测.
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循环肿瘤细胞及外泌体捕获方法现状及展望
从肿瘤病灶脱落并进入血液循环的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)虽然在癌症患者外周血中十分稀少,但人们为实现通过外周血帮助肿瘤的诊断和分型,一直在不断探索更为高效的CTC灵敏快速分离方法.包括传统的基于CTC物理性质的密度梯度离心、电泳等方法,基于CTC生物特性的免疫亲和分离方法,以及结合纳米技术对CTC进行分离等.此外,CTC外泌体表达肿瘤特异性蛋白,含有肿瘤特异性的microRNA(miRNA),基于CTC外泌体的分离对肿瘤的诊断和分型也具有重要意义.
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快速分选富集循环肿瘤细胞的微流控芯片
目的:建立三角形微柱确定性侧向位移(DLD)阵列微流控芯片,实现循环肿瘤细胞保持较高细胞活性的、快速的、高回收率分选,提出一种创新的基于细胞尺寸特性的可快速进行循环肿瘤细胞分选的方法.方法:利用自制的微流控芯片以常见的两种人类乳腺肿瘤细胞为研究对象进行芯片内分选实验,使用具有高速摄像功能的荧光显微镜进行镜下观察及拍摄,收集各出口细胞悬液进行回收率的计算.结果:三角形微柱DLD阵列微流控芯片可实现2ml/min、95％高回收率对外周血肿瘤细胞分选,三角形微柱DLD阵列微流控芯片的回收率受流速影响较小,在高流速下并未出现回收率大幅度下降.结论:三角形微柱DLD阵列微流控芯片可实现快速、高回收率的外周血肿瘤细胞分选,具有广阔的临床应用前景.
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微流控芯片法检测单细胞水平SNP:以CYP2B6为例
目的:以微流控芯片为检测平台,建立单细胞水平检测单核苷酸多态性的实验方法.方法:从健康成人静脉血中分离出单个淋巴细胞,采用不同的细胞裂解方法制备单细胞模板,应用巢式PCR方法扩增CYP2B6基因目标片段,限制性内切酶酶切产物,酶切后分别用常规的琼脂糖凝胶电泳技术和微流控芯片法进行检测.结果:酶裂法、碱裂法和冻融法制备单细胞DNA模板的扩增成功率分别为96％,85％和72％,单细胞PCR微流控芯片法基因分型结果与普通PCR琼脂糖凝胶电泳方法完全一致.结论:单细胞PCR微流控芯片法能够特异、准确地检测单个淋巴细胞的CYP2B6基因型,且样品消耗量低,操作简便,结果可靠.
