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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(wú)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(guó)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(gè)參數(shù),在模擬器官的各項(xiàng)功能特征,以及對(duì)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(shí)情況,在生理學(xué)、藥理學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)等研究領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ撬幬镩_(kāi)發(fā)和個(gè)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(shì)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(jiàn)疾病所造成的社會(huì)影響預(yù)計(jì)將急劇增加,其常見(jiàn)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(dòng)態(tài)培養(yǎng)微環(huán)境,以及在關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí),軟骨細(xì)胞所受到的特異性刺激,如持續(xù)的營(yíng)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(guò)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(lái)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(zhǎng)期培養(yǎng)時(shí),微生物的生長(zhǎng)(生長(zhǎng)速度及形態(tài))及其分泌的各種代謝物,均會(huì)對(duì)液滴的穩(wěn)定性造成一定的影響,可能會(huì)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(zhǎng)對(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此,在液滴制備中,我們需要對(duì)液滴進(jìn)行“加固”,常見(jiàn)的一種辦法是加入表面活性劑,一方面它對(duì)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(guò)對(duì)
液滴微流控(七):?jiǎn)渭?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(duì)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(duì)群體細(xì)胞的研究中,不可避免的會(huì)掩蓋了許多個(gè)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(lèi)健康,單細(xì)胞分析愈發(fā)受到重視,其難點(diǎn)在于對(duì)單個(gè)細(xì)胞的捕獲、刺激以及檢測(cè)分析等,而液滴微流控技術(shù),因其具有流體操作簡(jiǎn)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):?jiǎn)渭?xì)胞高通量液滴測(cè)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(lèi)型千差萬(wàn)別。通過(guò)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(cè)序(Drop-seq)技術(shù),是一種快速分析成千上萬(wàn)個(gè)單細(xì)胞的方法,通過(guò)將每個(gè)細(xì)胞包裹在納升級(jí)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(jiǎn)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(zhǎng)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(gè)挑戰(zhàn)。本研究的目的是:通過(guò)在液滴中培養(yǎng)大腸桿菌(Escherichiacoli),說(shuō)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)。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(jiàn)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(gè)FLOWEZ壓力泵,2個(gè)儲(chǔ)液池,2個(gè)過(guò)濾器,2個(gè)流量傳感器,1個(gè)芯片夾具,1個(gè)十字型液滴芯片和1個(gè)回收池組成。下圖為液滴制備系統(tǒng)實(shí)物連接圖。此系統(tǒng)工作時(shí),2個(gè)FLOWEZ壓力泵分別將油相與水相從儲(chǔ)液池中泵出,首先經(jīng)過(guò)過(guò)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(guò)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(shí)驗(yàn),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(wèn)題,將會(huì)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(gè)個(gè)微彈的,類(lèi)似皮球狀的微球(見(jiàn)下圖A),通??煞譃樗秃陀桶畠煞N液滴,當(dāng)對(duì)已經(jīng)生成的液滴進(jìn)行再次包裹,便會(huì)得到雙乳滴(見(jiàn)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(dòng)、操控、監(jiān)測(cè)、反應(yīng)、檢測(cè)與分析等功能于一體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),常規(guī)來(lái)講,一個(gè)微流控系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)子系統(tǒng):1.流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。2.過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制子系統(tǒng)。3.微流控芯片。4.檢測(cè)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(shí)物連接圖,可輔助理解微流控系統(tǒng)的概念。流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)此部分通常由微流體驅(qū)動(dòng)泵組成。壓力泵、注射泵和蠕動(dòng)泵是常用的微流體驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)中的氣泡2020/05/26
在微流體實(shí)驗(yàn)中,氣泡的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題:氣泡是動(dòng)態(tài)的,會(huì)隨著壓力和溫度的變化發(fā)生膨脹或收縮,因此會(huì)吸收壓力變化,降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,同時(shí)也會(huì)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(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。本文內(nèi)容分為以下3個(gè)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(lái)講,微流體實(shí)驗(yàn)中的氣泡來(lái)源分為以下幾個(gè)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(shí),可能會(huì)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(wú)泄漏的微流體毛細(xì)管連接2020/05/21
在微流體實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)效率。如何建立可靠、安全無(wú)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(zhǎng)度的毛細(xì)管。2.正確的連接毛細(xì)管。裁剪合適長(zhǎng)度的毛細(xì)管通常來(lái)講,一個(gè)良好的微流控平臺(tái)布局將大程度的減少毛細(xì)管使用量,從而減少實(shí)驗(yàn)中試劑使用量,所以我們建議先布置微流控平臺(tái)各組件(但不將各組件固定),然后再確認(rèn)所需毛細(xì)管長(zhǎng)度。裁剪毛細(xì)管時(shí),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(lèi)的流體流動(dòng),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(shí),在流體循環(huán)過(guò)程中,也方便收集細(xì)胞產(chǎn)物。此外,在做一些微流體的過(guò)濾實(shí)驗(yàn)時(shí),也需要進(jìn)行流體循環(huán),如使用全血過(guò)濾膜濾除全血中的紅細(xì)胞時(shí),通過(guò)流體循環(huán)使全血多次穿過(guò)全血過(guò)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(lái)講,實(shí)現(xiàn)微流體循環(huán)的常見(jiàn)方案有以下3種:1.利用循環(huán)模組實(shí)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(chēng)為序列進(jìn)樣。序列進(jìn)樣操作繁瑣,手動(dòng)操作時(shí)會(huì)存在巨大的時(shí)間與成本(尤其在使用珍貴試劑時(shí))問(wèn)題,所以科研人員更加傾向于選擇一種全自動(dòng)或人工參與極少的系統(tǒng)來(lái)輔助完成序列進(jìn)樣。通常,可使用以下兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)特殊要求的自動(dòng)化序列進(jìn)樣:1.注射泵結(jié)合閥門(mén)控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣;2.壓力泵結(jié)合閥門(mén)控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣。注射泵結(jié)合閥門(mén)控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中,注射泵與1個(gè)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(shí),經(jīng)常會(huì)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)性能表現(xiàn),獲得更可靠的實(shí)驗(yàn)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(gè)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(jiàn)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(lái)的流阻就越大。3.導(dǎo)管長(zhǎng)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(shí)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(shí)間,可通過(guò)以下三個(gè)“時(shí)間”來(lái)描述微流控系統(tǒng)的響應(yīng)性:1.響應(yīng)時(shí)間(Responsetime)2.上升時(shí)間(Risingtime)3.穩(wěn)定時(shí)間(Settlingtime)響應(yīng)時(shí)間(Responsetime)微流控系統(tǒng)中,響應(yīng)時(shí)間是指從發(fā)送指令開(kāi)始,至流體開(kāi)始發(fā)生“動(dòng)作”所持續(xù)的時(shí)間。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(gè)恒定值的能力。在微流體實(shí)驗(yàn)中,穩(wěn)定性這一指標(biāo)尤受關(guān)注,因?yàn)榧词故俏⑿〉奈锢砹孔兓?,也可能極大的改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果,儀器穩(wěn)定性越高,儀器的可重復(fù)性越好。如何測(cè)量微流體儀器的穩(wěn)定性微流體實(shí)驗(yàn)中,可通過(guò)穩(wěn)定區(qū)間(Stabilityband)、標(biāo)準(zhǔn)差(Standarddeviation)和變異系數(shù)(Coefficientofvariation,CV)三個(gè)參數(shù)來(lái)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(lèi),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(duì)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(jiǎn)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(dòng)泵(一)2020/05/18
微流控系統(tǒng)中,流體驅(qū)動(dòng)泵作為流體的動(dòng)力源,顯得至關(guān)重要。針對(duì)不同的應(yīng)用,該如何進(jìn)行驅(qū)動(dòng)泵的選擇,既能滿足應(yīng)用需求,又能擁有較高的性價(jià)比?針對(duì)此問(wèn)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(dòng)泵及其工作原理,第二期結(jié)合應(yīng)用實(shí)例,對(duì)比各種流體驅(qū)動(dòng)泵的優(yōu)缺點(diǎn),并給出如何選擇驅(qū)動(dòng)泵的建議。目前,主流的微流體驅(qū)動(dòng)泵可分為:壓力泵、機(jī)械驅(qū)動(dòng)泵以及其它驅(qū)動(dòng)泵。壓力泵壓力泵工作原理為:通過(guò)給裝有樣品的密閉儲(chǔ)液池施加外壓(泵入如CO2、N2等非腐蝕性氣體),利用密封儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)時(shí),通常可以選擇“恒流控制”或“恒壓控制”模式,部分操作人員會(huì)忽視兩者的區(qū)別,視之為等同,本文通過(guò)完成兩類(lèi)測(cè)試實(shí)驗(yàn),對(duì)比這兩類(lèi)控制模式在實(shí)驗(yàn)中的性能表現(xiàn),并說(shuō)明兩者的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)器材氮?dú)夤?個(gè),F(xiàn)LOW-EZ壓力泵1個(gè),儲(chǔ)液池1個(gè),流量傳感器1個(gè),較長(zhǎng)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(gè),已安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件AIO(All-in-OneSoftware)的PC1臺(tái),儀器配套電纜等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程說(shuō)明本文所使用的流體測(cè)試系統(tǒng)示意圖如下:將實(shí)驗(yàn)器材按照
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