Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из инструментов на основе Microfluidic )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Микрогидродинамика относится к поведению, точному контролю и манипулированию жидкостями , которые геометрически ограничены малым масштабом (обычно субмиллиметром), при котором поверхностные силы преобладают над объемными силами. Это мультидисциплинарная область, которая включает в себя инженерию , физику , химию , биохимию , нанотехнологии и биотехнологии . Он имеет практическое применение при проектировании систем, обрабатывающих небольшие объемы жидкостей для обеспечения мультиплексирования , автоматизации и высокопроизводительного грохочения . Микрофлюидика появилась в начале 1980-х годов и используется при разработкеструйные печатающие головки, ДНК-чипы , технология « лаборатория на кристалле» , микродвигатели и микротермические технологии.

Обычно микро означает одну из следующих функций:

  • Малые объемы (мкл, нл, мкл, фл)
  • Маленький размер
  • Низкое потребление энергии
  • Эффекты микродоменов

Обычно микрожидкостные системы транспортируют, смешивают, разделяют или иным образом обрабатывают жидкости. Различные приложения полагаются на пассивное управление текучей средой с использованием капиллярных сил в виде элементов, модифицирующих капиллярный поток, подобных резисторам потока и ускорителям потока. В некоторых приложениях для направленной транспортировки среды дополнительно используются внешние исполнительные средства. Примерами являются приводы вращения, применяющие центробежные силы для переноса жидкости на пассивную стружку. Активная микрофлюидика относится к определенному манипулированию рабочей жидкостью с помощью активных (микро) компонентов, таких как микронасосы или микроклапаны.. Микронасосы непрерывно подают жидкости или используются для дозирования. Микроклапаны определяют направление потока или режим движения перекачиваемых жидкостей. Часто процессы, обычно выполняемые в лаборатории, миниатюризированы на одном чипе, что повышает эффективность и мобильность, а также уменьшает объемы образцов и реагентов.

Поведение жидкостей в микромасштабе [ править ]

Микрожидкостные устройства из силиконовой резины и стекла. Вверху: фотография устройств. Внизу: фазоконтрастные микрофотографии змеевидного канала шириной ~ 15 мкм .

Поведение жидкостей на микромасштабе может отличаться от «макрожидкостного» поведения в том, что в системе начинают доминировать такие факторы, как поверхностное натяжение , диссипация энергии и сопротивление жидкости. Microfluidics изучает, как это поведение меняется, и как его можно обойти или использовать для новых целей. [1] [2] [3] [4] [5]

В малых масштабах (размер канала от 100 нанометров до 500 микрометров ) проявляются некоторые интересные, а иногда и не интуитивные свойства. В частности, число Рейнольдса (которое сравнивает влияние количества движения жидкости с влиянием вязкости ) может стать очень низким. Ключевым последствием является то, что совместно текущие жидкости не обязательно смешиваются в традиционном смысле, поскольку поток становится ламинарным, а не турбулентным ; молекулярный транспорт между ними часто должен происходить посредством диффузии . [6]

Также может быть обеспечена высокая специфичность химических и физических свойств (концентрация, pH, температура, сила сдвига и т. Д.), Что приводит к более однородным условиям реакции и продуктам более высокого качества в одно- и многостадийных реакциях. [7] [8]

Различные виды микрофлюидных потоков [ править ]

Микрожидкостные потоки должны быть ограничены только геометрической шкалой длины - модальности и методы, используемые для достижения такого геометрического ограничения, сильно зависят от целевого приложения. [9] Традиционно микрожидкостные потоки генерируются внутри закрытых каналов с поперечным сечением канала порядка 10 мкм x 10 мкм. Каждый из этих методов имеет свои собственные связанные методы для поддержания устойчивого потока жидкости, выработанные за несколько лет.

Открытая микрофлюидика [ править ]

Поведение жидкостей и их контроль в открытых микроканалах были впервые применены примерно в 2005 году [10] и применялись при отборе проб воздух-жидкость [11] [12] и хроматографии. [13] В открытой микрофлюидике , по крайней мере, одна граница системы удаляется, подвергая жидкость воздействию воздуха или другой поверхности раздела (т.е. жидкости). [14] [15] [16] Преимущества открытой микрофлюидики включают доступность текущей жидкости для вмешательства, большую площадь поверхности жидкость-газ и минимальное образование пузырьков. [14] [16] [17] Другим преимуществом открытой микрофлюидики является возможность интеграции открытых систем с потоком жидкости, управляемым поверхностным натяжением, что устраняет необходимость во внешних методах перекачивания, таких как перистальтические или шприцевые насосы. [18] Открытые микрофлюидные устройства также легко и недорого изготавливать путем фрезерования, термоформования и горячего тиснения. [19] [20] [21] [22] Кроме того, открытая микрофлюидика устраняет необходимость приклеивать или связывать крышки устройств, которые могут быть вредными для капиллярных потоков. Примеры открытой микрофлюидики включают микрофлюидику с открытым каналом, микрофлюидику на основе рельсов, микрофлюидику на основе бумаги и нитки. [14] [18] [23] Недостатки открытых систем включают подверженность испарению, [24] загрязнению [25] и ограниченному расходу. [16]

Непрерывная микрофлюидика [ править ]

Микрожидкостные системы с непрерывным потоком полагаются на управление стационарным потоком жидкости через узкие каналы или пористую среду, преимущественно за счет ускорения или затруднения потока жидкости в капиллярных элементах. [26] В микрофлюидике на бумажной основе капиллярные элементы могут быть получены путем простого изменения геометрии сечения. В общем, приведение в действие потока жидкости осуществляется либо внешними источниками давления , внешними механическими насосами , встроенными механическими микронасосами , либо комбинацией капиллярных сил и электрокинетических механизмов. [27] [28] Микрожидкостный режим с непрерывным потоком является основным подходом, поскольку его легко реализовать и он менее чувствителен к проблемам загрязнения белками. Устройства с непрерывным потоком подходят для многих четко определенных и простых биохимических применений, а также для определенных задач, таких как химическое разделение, но они менее подходят для задач, требующих высокой степени гибкости или манипуляций с жидкостью. Эти системы с закрытыми каналами по своей природе трудно интегрировать и масштабировать, потому что параметры, которые управляют полем потока, изменяются вдоль пути потока, делая поток текучей среды в любом месте зависимым от свойств всей системы. Постоянно протравленные микроструктуры также приводят к ограниченной возможности реконфигурации и плохой отказоустойчивости.В последние годы были предложены автоматизированные подходы к автоматизации проектирования для микрожидкостных систем с непрерывным потоком, чтобы облегчить проектирование и решить проблемы масштабируемости.[29]

микро датчик жидкости

Возможности мониторинга процесса в системах с непрерывным потоком могут быть достигнуты с помощью высокочувствительных микрожидкостных датчиков потока, основанных на технологии MEMS , которая обеспечивает разрешение вплоть до нанолитрового диапазона.

Микрофлюидика на основе капель [ править ]

Воспроизвести медиа
Видео с высокой частотой кадров, показывающее образование отслаивания микропузырьков в микрофлюидном устройстве с фокусировкой потока [30]
Основная статья: микрофлюидика на основе капель

Микрофлюидика на основе капель - это подкатегория микрофлюидики, в отличие от непрерывной микрофлюидики; Микрожидкостная система на основе капель управляет дискретными объемами жидкости в несмешивающихся фазах с низким числом Рейнольдса и ламинарными режимами течения. Интерес к капельным микрофлюидным системам существенно вырос в последние десятилетия. Микрокапли позволяют удобно обрабатывать миниатюрные объемы (от мкл до фл) жидкостей, обеспечивают лучшее перемешивание, инкапсуляцию, сортировку и зондирование, а также подходят для высокопроизводительных экспериментов. [31] Эффективное использование преимуществ микрофлюидики на основе капель требует глубокого понимания процесса генерации капель [32] для выполнения различных логических операций [33] [34]такие как движение капель, сортировка капель, слияние капель и дробление капель. [35]

Цифровая микрофлюидика [ править ]

Основная статья: Цифровая микрофлюидика

Альтернативы вышеупомянутым системам с замкнутым каналом и непрерывным потоком включают новые открытые структуры, в которых отдельные, независимо контролируемые капли обрабатываются на подложке с помощью электросмачивания . По аналогии с цифровой микроэлектроникой, этот подход получил название цифровой микрофлюидики . Le Pesant et al. впервые применил электрокапиллярные силы для перемещения капель по цифровой дорожке. [36] «Жидкий транзистор», изобретенный Cytonix [37], также сыграл свою роль. Впоследствии технология была коммерциализирована Университетом Дьюка. Используя дискретные капли единичного объема, [32] Микрожидкостная функция может быть сведена к набору повторяющихся основных операций, т. е. перемещению одной единицы жидкости на одну единицу расстояния. Этот метод «оцифровки» облегчает использование иерархического и основанного на ячейках подхода для создания микрожидкостных биочипов. Таким образом, цифровая микрофлюидика предлагает гибкую и масштабируемую системную архитектуру, а также высокую отказоустойчивость.возможности. Более того, поскольку каждой каплей можно управлять независимо, эти системы также обладают динамической реконфигурируемостью, посредством чего группы элементарных ячеек в микрофлюидном массиве могут быть реконфигурированы для изменения их функциональности во время одновременного выполнения ряда биологических анализов. Хотя управление каплями осуществляется в замкнутых микрофлюидных каналах, поскольку контроль над каплями не является независимым, его не следует путать с «цифровой микрофлюидикой». Одним из распространенных способов активации цифровой микрофлюидики является электросмачивание на диэлектрике ( EWOD ). [38]Многие приложения «лаборатория на кристалле» были продемонстрированы в рамках парадигмы цифровой микрофлюидики с использованием электросмачивания. Однако недавно были продемонстрированы и другие методы манипулирования каплями с использованием магнитной силы [39], поверхностных акустических волн , оптоэлектросмачивания , механического срабатывания [40] и т. Д.

Бумажная микрофлюидика [ править ]

Основная статья: Бумажная микрофлюидика

Микрожидкостные устройства на бумажной основе заполняют растущую нишу портативных, дешевых и удобных медицинских диагностических систем. [41] Микрожидкостные технологии на бумажной основе основываются на явлении капиллярного проникновения в пористую среду. [42] Чтобы настроить проникновение жидкости в пористые подложки, такие как бумага, в двух и трех измерениях, можно контролировать структуру пор, смачиваемость и геометрию микрожидкостных устройств, в то время как вязкость и скорость испарения жидкости играют еще более важную роль. Многие такие устройства имеют гидрофобные барьеры на гидрофильной бумаге, которые пассивно транспортируют водные растворы к выходам, где происходят биологические реакции. [43] Текущие приложения включают портативное определение уровня глюкозы [44] и тестирование окружающей среды,[45] с надеждой достичь регионов, в которых отсутствуют передовые инструменты медицинской диагностики.

Микрофлюидика для обнаружения частиц [ править ]

Одна из областей применения, в которой были приложены значительные научные и некоторые коммерческие усилия, - это область обнаружения частиц в жидкостях. Обнаружение мелких переносимых жидкостью частиц диаметром до 1 мкм обычно выполняется с помощью счетчика Коултера , в котором электрические сигналы генерируются, когда слабопроводящая жидкость, например, в соленой воде, проходит через небольшой (диаметр ~ 100 мкм) ) поры, так что генерируется электрический сигнал, прямо пропорциональный отношению объема частицы к объему поры. Физика, лежащая в основе этого, относительно проста, она описана в классической статье ДеБлуа и Бина [46], а реализация впервые описана в оригинальном патенте Коултера. [47]Это метод , используемый , чтобы , например , размер и подсчет эритроцитов (красные кровяные клетки [вики]), а также лейкоциты ( белые клетки крови ) для стандартного анализа крови. Общий термин для этого метода - резистивный импульсный датчик (RPS); Подсчет сошников - это торговая марка. Однако метод RPS не работает хорошо для частиц диаметром менее 1 мкм, так как отношение сигнал / шум падает ниже надежно обнаруживаемого предела, установленного в основном размером поры, через которую проходит аналит, и входным шумом усилитель первой ступени .

Ограничение на размер пор в традиционных счетчиках RPS Coulter устанавливается методом, используемым для создания пор, который, скорее всего, является коммерческой тайной [ согласно кому? ] использует традиционные механические методы. Вот где микрофлюидика может иметь влияние: производство микрожидкостных устройств на основе литографии или, что более вероятно, производство многоразовых форм для изготовления микрожидкостных устройств с использованием процесса формования ограничено размерами, намного меньшими, чем при традиционной механической обработке.. Критические размеры до 1 мкм легко изготовить, и, приложив немного больше усилий и средств, можно надежно структурировать элементы размером менее 100 нм. Это делает возможным недорогое производство пор, интегрированных в микрожидкостную схему, где диаметры пор могут достигать размеров порядка 100 нм с одновременным уменьшением минимального диаметра частиц на несколько порядков.

В результате на базе университетов были разработаны методы подсчета и определения размеров микрожидкостных частиц [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57]] с соответствующими коммерциализация этой технологии. Этот метод получил название микрофлюидного резистивного импульсного датчика (MRPS).

Микрогидравлический магнитофорез [ править ]

Одной из основных областей применения микрофлюидных устройств является разделение и сортировка различных жидкостей или типов клеток. Недавние разработки в области микрофлюидики привели к интеграции микрофлюидных устройств с магнитофорезом : миграция частиц магнитным полем . [58] Это может быть достигнуто путем направления текучей среды, содержащей по меньшей мере один магнитный компонент, через микрожидкостный канал, в котором магнит расположен по длине канала. Это создает магнитное поле внутри микрожидкостного канала, которое притягивает к себе магнитоактивные вещества, эффективно разделяя магнитные и немагнитные компоненты жидкости. Этот метод можно легко использовать впромышленные установки, где имеющаяся жидкость уже содержит магнитоактивный материал. Например, небольшое количество металлических примесей может попасть в некоторые потребляемые жидкости, а именно в молоко и другие молочные продукты. [59] Удобно, что в случае молока многие из этих металлических загрязнителей проявляют парамагнетизм . Поэтому перед упаковкой молоко можно пропускать через каналы с магнитными градиентами в качестве средства очистки от металлических примесей.

Множество других, более ориентированных на исследования приложений магнитофореза с помощью микрофлюида, как правило, направлено на разделение клеток . Обычно это делается в несколько этапов. Во-первых, парамагнитное вещество (обычно микро / наночастицы или парамагнитная жидкость ) [60] необходимо функционализировать, чтобы нацелить на интересующий тип клеток. Это может быть достигнуто путем идентификации трансмембранного белка, уникального для интересующего типа клеток, и последующей функционализации магнитных частиц комплементарным антигеном или антителом . [61] [62] [63] [64][65] После того, как магнитные частицы функционализированы, они диспергируются в смеси клеток, где они связываются только с интересующими клетками. Полученная смесь клеток / частиц затем может быть пропущена через микрожидкостное устройство с магнитным полем для отделения целевых клеток от остальных.

И наоборот, для облегчения эффективного перемешивания в микрокаплях или пробках можно использовать магнитофорез с микрожидкостной реакцией. Для этого в микрокапли вводятся парамагнитные наночастицы, которые протекают по прямому каналу, который проходит через быстро меняющиеся магнитные поля. Это заставляет магнитные частицы быстро перемещаться из стороны в сторону внутри капли, что приводит к перемешиванию содержимого микрокапли. [64] Это устраняет необходимость в утомительных инженерных расчетах, которые необходимы для традиционного смешивания капель на основе каналов. Другое исследование также показало, что разделение клеток без меток возможно путем подвешивания клеток в парамагнитной жидкости и использования эффекта магнито-Архимеда. [66] [67]Хотя это действительно устраняет сложность функционализации частиц, необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять феномен магнитоархимеда и то, как его можно использовать для этой цели. Это не исчерпывающий список различных применений магнитофореза с помощью микрофлюида; Приведенные выше примеры просто подчеркивают универсальность этого метода разделения как в текущих, так и в будущих приложениях.

Ключевые области применения [ править ]

Микрожидкостные структуры включают микропневматические системы, то есть микросистемы для обработки жидкостей вне кристалла (жидкостные насосы, газовые клапаны и т. Д.), И микрофлюидные структуры для обработки на кристалле нанолитровых (nl) и пиколитровых (pl) объемов. [68] На сегодняшний день наиболее успешным коммерческим применением микрофлюидики является струйная печатающая головка . [69] Кроме того, успехи в производстве микрожидкостей означают, что производители могут производить устройства из недорогого пластика [70] и автоматически проверять качество деталей. [71]

Достижения в технологии микрофлюидики революционизируют процедуры молекулярной биологии для ферментативного анализа (например, анализы глюкозы и лактата ), анализа ДНК (например, полимеразная цепная реакция и высокопроизводительное секвенирование ), протеомики и химического синтеза. [26] [72] Основная идея микрожидкостных биочипов заключается в интеграции таких аналитических операций, как обнаружение, а также предварительная обработка и подготовка образцов на одном чипе. [73] [74]

Возникающей областью применения биочипов является клиническая патология , особенно диагностика болезней непосредственно в месте оказания медицинской помощи . [75] Кроме того, устройства на основе микрофлюидики, способные к непрерывному отбору проб и тестированию в режиме реального времени проб воздуха / воды на биохимические токсины и другие опасные патогены , [76] могут служить в качестве постоянно включенной «биодымовой сигнализации» для предварительное оповещение.

Микрожидкостные технологии привели к созданию для биологов мощных инструментов для контроля всей клеточной среды, что привело к новым вопросам и открытиям. Ниже перечислены многие разнообразные преимущества этой технологии для микробиологии:

  • Общие исследования отдельных клеток, включая рост [77] [31]
  • Клеточное старение: микрофлюидные устройства, такие как «материнская машина», позволяют отслеживать тысячи отдельных клеток в течение многих поколений, пока они не умрут. [77]
  • Контроль микросреды: от механической среды [78] до химической среды [79] [80]
  • Точные пространственно-временные градиенты концентрации за счет включения нескольких химических вводов в одно устройство [81]
  • Измерение силы прикрепленных клеток или ограниченных хромосом: объектами, захваченными микрожидкостным устройством, можно напрямую управлять с помощью оптического пинцета или других методов создания силы [82]
  • Ограничение ячеек и приложение контролируемых сил путем взаимодействия с внешними методами генерации силы, такими как поток Стокса , оптический пинцет или контролируемая деформация устройства PDMS ( полидиметилсилоксан ) [82] [83] [84]
  • Интеграция электрического поля [84]
  • Посадить на чип и культуру ткани растения [85]
  • Устойчивость к антибиотикам: микрофлюидные устройства могут использоваться в качестве гетерогенной среды для микроорганизмов. В гетерогенной среде микроорганизмам легче развиваться. Это может быть полезно для тестирования ускорения эволюции микроорганизма / для тестирования развития устойчивости к антибиотикам.

Некоторые из этих областей более подробно рассматриваются в следующих разделах:

ДНК-чипы (микрочипы) [ править ]

Ранние биочипы основывались на идее микроматрицы ДНК , например, ДНК- матрица GeneChip от Affymetrix , которая представляет собой кусок стекла, пластика или кремния, на котором в виде микроскопического массива прикрепляются кусочки ДНК (зонды). Подобно микроматрице ДНК , белковая матрица представляет собой миниатюрную матрицу, в которой множество различных захватывающих агентов, чаще всего моноклональных антител , откладываются на поверхности чипа; они используются для определения наличия и / или количества белков в биологических образцах, например крови . Недостатком ДНК и белковых массивов является то, что они не могут быть реконфигурируемы илимасштабируется после изготовления. Цифровая микрофлюидика описывается как средство проведения цифровой ПЦР .

Молекулярная биология [ править ]

В дополнение к микрочипам были разработаны биочипы для двумерного электрофореза , [86] анализа транскриптома [87] и ПЦР- амплификации. [88] Другие применения включают различные приложения для электрофореза и жидкостной хроматографии белков и ДНК , разделение клеток, в частности, разделение клеток крови, анализ белков, манипуляции и анализ клеток, включая анализ жизнеспособности клеток [31] и захват микроорганизмов . [74]

Эволюционная биология [ править ]

Комбинируя микрофлюидику с ландшафтной экологией и нанофлюидикой , можно создать нано / микрожидкий ландшафт , создавая локальные участки среды обитания бактерий и соединяя их коридорами распространения. Полученные ландшафты могут быть использованы в качестве физических реализаций с адаптивным ландшафта , [89] путем создания пространственной мозаики пятен возможности распределенных в пространстве и времени. Пятнистая природа этих жидких ландшафтов позволяет изучать адаптацию бактериальных клеток в системе метапопуляции . Эволюционная экология этих бактериальных систем в этих синтетических экосистемах позволяет использовать биофизикудля решения вопросов эволюционной биологии .

Поведение клетки [ править ]

Основная статья: Микрожидкостная клеточная культура

Способность создавать точные и тщательно контролируемые градиенты хемоаттрактантов делает микрофлюидику идеальным инструментом для изучения подвижности, [90] хемотаксиса и способности развить / развить устойчивость к антибиотикам в небольших популяциях микроорганизмов за короткий период времени. Эти микроорганизмы , включая бактерии , [91] , а также широкий круг организмов , которые образуют морскую микробную петлю , [92] отвечают за регулирование большой части биогеохимии океанов.

Микрофлюидика также очень помогла изучению дуротаксиса , облегчая создание дуротактических градиентов (жесткости).

Клеточная биофизика [ править ]

Исправляя движение отдельных плавающих бактерий, [93] микрофлюидные структуры могут использоваться для извлечения механического движения из популяции подвижных бактериальных клеток. [94] Таким образом, можно построить роторы с питанием от бактерий. [95] [96]

Оптика [ править ]

Слияние микрофлюидики и оптики обычно называют оптофлюидикой . Примерами оптофлюидных устройств являются настраиваемые матрицы микролинз [97] [98] и оптико-жидкостные микроскопы.

Микрожидкостный поток обеспечивает быструю обработку образцов, автоматическую визуализацию больших популяций образцов, а также возможности 3D. [99] [100] или сверхразрешение. [101]

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) [ править ]

ВЭЖХ в области микрофлюидики бывает двух различных форм. Ранние конструкции включали пропускание жидкости через колонку для ВЭЖХ, затем перенос элюированной жидкости на микрожидкостные чипы и присоединение колонок для ВЭЖХ непосредственно к микрожидкостным чипам. [102] Ранние методы обладали преимуществом более легкого обнаружения с помощью определенных устройств, например, тех, которые измеряют флуоресценцию. [103]Более поздние разработки полностью интегрировали колонки ВЭЖХ в микрофлюидные чипы. Основным преимуществом интеграции колонок для ВЭЖХ в микрофлюидные устройства является меньший форм-фактор, который может быть достигнут, что позволяет объединить дополнительные функции в одном микрофлюидном чипе. Интегрированные микросхемы также могут быть изготовлены из множества различных материалов, включая стекло и полиимид, которые сильно отличаются от стандартного материала PDMS, используемого во многих различных микрожидкостных устройствах на основе капель. [104] [105]Это важная особенность, потому что для различных применений микрожидкостных чипов ВЭЖХ может потребоваться разное давление. ПДМС не подходит для использования при высоком давлении по сравнению со стеклом и полиимидом. Высокая универсальность интеграции ВЭЖХ обеспечивает надежность за счет исключения соединений и фитингов между колонкой и чипом. [106] Возможность создавать указанные конструкции в будущем позволяет области микрофлюидики продолжать расширять свои потенциальные области применения.

Потенциальные области применения, связанные со встроенными колонками для ВЭЖХ в микрофлюидных устройствах, за последние 10–15 лет расширились. Интеграция таких колонок позволяет проводить эксперименты там, где материалы были в ограниченном количестве или были очень дорогими, например, при биологическом анализе белков. Такое сокращение объемов реагентов позволяет проводить новые эксперименты, такие как анализ одноклеточного белка, что из-за ограничений по размеру предшествующих устройств ранее было сопряжено с большими трудностями. [107] Соединение чипов ВЭЖХ с другими методами спектрометрии, такими как масс-спектрометрия, позволяет повысить уверенность в идентификации желаемых видов, например белков. [108]Микрожидкостные чипы также были созданы с внутренними линиями задержки, которые позволяют создавать градиент для дальнейшего улучшения ВЭЖХ, что может снизить необходимость в дальнейшем разделении. [109] Некоторые другие практические применения интегрированных чипов ВЭЖХ включают определение присутствия лекарства в организме человека по его волосам [110] и маркировку пептидов с помощью жидкостной хроматографии с обращенной фазой. [111]

Акустический выброс капель (ADE) [ править ]

Акустический выброс капель использует импульс ультразвука для перемещения небольших объемов жидкости (обычно нанолитров или пиколитров) без какого-либо физического контакта. Эта технология фокусирует акустическую энергию в пробе жидкости для выброса капель размером от одной миллионной доли литра (пиколитр = 10–12 литров). Технология ADE - очень щадящий процесс, и его можно использовать для переноса белков, высокомолекулярной ДНК и живых клеток без повреждения или потери жизнеспособности. Эта особенность делает технологию пригодной для широкого круга приложений, включая протеомику и клеточные анализы.

Топливные элементы [ править ]

Дополнительная информация: Электроосмотический насос.

Микрожидкостные топливные элементы могут использовать ламинарный поток для разделения топлива и его окислителя, чтобы контролировать взаимодействие двух жидкостей без физического барьера, который требуется для обычных топливных элементов. [112] [113] [114]

Астробиология [ править ]

Чтобы понять перспективы существования жизни в других частях Вселенной, астробиологи заинтересованы в измерении химического состава внепланетных тел. [115] Благодаря своему небольшому размеру и широкому спектру функций микрофлюидные устройства идеально подходят для удаленного анализа проб. [116] [117] [118] Из внеземного образца содержание органических веществ можно оценить с помощью капиллярного электрофореза микрочипа и селективных флуоресцентных красителей. [119] Эти устройства способны обнаруживать аминокислоты , [120] пептиды , [121] жирные кислоты , [122]и простые альдегиды , кетоны , [123] и тиолы . [124] Эти анализы в совокупности могут позволить мощное обнаружение ключевых компонентов жизни и, мы надеемся, информировать наши поиски функционирующей внеземной жизни. [125]

Будущие направления [ править ]

  • Микрожидкостные анализы лекарственных средств: [126]
  • Характеристики на кристалле: [127]
  • Микрофлюидика в классе: кислотно-щелочное титрование на кристалле [128]
  • Обнаружение сепсиса за считанные минуты, а не дни .
  • Разблокировка многоугольной визуализации для микрофлюидных устройств [129]

См. Также [ править ]

  • Расширенная библиотека моделирования
  • Микрофлюидика на основе капель
  • Флюидика
  • Микрофизиометрия
  • Микронасосы
  • Микроклапаны
  • Электрокинетика с индуцированным зарядом
  • Лаборатория на чипе
  • μFluids @ Home
  • Бумажная микрофлюидика
  • Микрожидкостная клеточная культура
  • Спектроскопия микрожидкостной модуляции

Ссылки [ править ]

  1. ^ Терри SC, Джерман JH, Энджелл JB (декабрь 1979). «Газохроматографический анализатор воздуха на кремниевой пластине». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 26 (12): 1880–6. Bibcode : 1979ITED ... 26.1880T . DOI : 10,1109 / Т-ED.1979.19791 . S2CID  21971431 .
  2. ^ Кирби BJ (2010). Микро- и наномасштабная механика жидкости: транспорт в микрофлюидных устройствах . Издательство Кембриджского университета .
  3. ^ Karniadakis Г.М., Beskok А, Aluru N (2005). Микропотоки и нанопотоки . Springer Verlag .
  4. ^ Bruus H (2007). Теоретическая микрофлюидика . Издательство Оксфордского университета .
  5. ^ Школьников В (2019). Принципы микрофлюидики . ISBN 978-1790217281.
  6. ^ Tabeling P (2005). Введение в микрофлюидику . Издательство Оксфордского университета .
  7. ^ Chokkalingam V, Weidenhof B, Krämer M, Maier WF, Herminghaus S, Seemann R (июль 2010 г.). «Оптимизированная капельная микрофлюидная схема для золь-гель реакций». Лаборатория на чипе . 10 (13): 1700–5. DOI : 10.1039 / b926976b . PMID 20405061 . 
  8. ^ Шестопалов I, Тайс JD, Исмагилов РФ (август 2004). «Многоступенчатый синтез наночастиц в миллисекундной шкале времени в микрожидкостной системе на основе капель» (PDF) . Лаборатория на чипе . 4 (4): 316–21. DOI : 10.1039 / b403378g . PMID 15269797 .  
  9. ^ Томас, Дэниел Дж .; Макколл, Кейтлин; Тегерани, Зари; Клейпол, Тим К. (июнь 2017 г.). «Трехмерная печатная лаборатория на кристалле с микроэлектроникой и кремниевой интеграцией» . Point of Care . 16 (2): 97–101. DOI : 10.1097 / POC.0000000000000132 . ISSN 1533-029X . S2CID 58306257 .  
  10. ^ Мелин, Джессика; ван дер Вейнгарт, Воутер; Стемме, Горан (2005). «Особенности поведения и проектирования для микроканалов закрытого, открытого и закрытого типа с непрерывным потоком». Лаборатория на чипе . 5 (6): 682. DOI : 10.1039 / b501781e . ISSN 1473-0197 . 
  11. ^ Фриск, Томас; Рённхольм, Дэвид; ван дер Вейнгарт, Воутер; Стемме, Горан (2006). «Микромашинный интерфейс для переноса проб из воздуха в жидкость и его применение в биосенсорной системе». Лабораторный чип . 6 (12): 1504–1509. DOI : 10.1039 / B612526N . ISSN 1473-0197 . 
  12. ^ Фриск, Томас; Сандстрём, Никлас; Энг, Ларс; ван дер Вейнгарт, Воутер; Månsson, Per; Стемме, Горан (2008). «Интегрированная микросистема обнаружения наркотиков на основе QCM». Лаборатория на чипе . 8 (10): 1648. DOI : 10.1039 / b800487k . ISSN 1473-0197 . 
  13. ^ Джексен, Йохан; Фриск, Томас; Редеби, Терес; Пармар, Варун; ван дер Вейнгарт, Воутер; Стемме, Горан; Эммер, Аса (2007). «Автономная интеграция CE и MALDI-MS с использованием замкнутой-открытой-закрытой микроканальной системы». ЭЛЕКТРОФОРЕЗ . 28 (14): 2458–2465. DOI : 10.1002 / elps.200600735 . ISSN 0173-0835 . 
  14. ^ a b c Бертье Дж, Бракке К.А., Бертье Е. (2016-08-01). Откройте Microfluidics . DOI : 10.1002 / 9781118720936 . ISBN 9781118720936.
  15. ^ Pfohl T, Mugele F, Seemann R, Herminghaus S (декабрь 2003). «Тенденции микрофлюидики со сложными жидкостями». ХимФисХим . 4 (12): 1291–8. DOI : 10.1002 / cphc.200300847 . PMID 14714376 . 
  16. ^ a b c Кайгала Г.В., Ловчик Р.Д., Деламарш Э. (ноябрь 2012 г.). «Микрофлюидика в« открытом космосе »для проведения локализованной химии на биологических интерфейсах». Angewandte Chemie . 51 (45): 11224–40. DOI : 10.1002 / anie.201201798 . PMID 23111955 . 
  17. ^ Li C, M Boban, Tuteja A (апрель 2017). «Открытый канал эмульгирования вода-в-масле в микрофлюидных устройствах на бумажной основе». Лаборатория на чипе . 17 (8): 1436–1441. DOI : 10.1039 / c7lc00114b . PMID 28322402 . S2CID 5046916 .  
  18. ^ a b Casavant BP, Бертье E, Theberge AB, Berthier J, Montanez-Sauri SI, Bischel LL, et al. (Июнь 2013). «Подвесная микрофлюидика» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (25): 10111–6. Bibcode : 2013PNAS..11010111C . DOI : 10.1073 / pnas.1302566110 . PMC 3690848 . PMID 23729815 .  
  19. ^ Guckenberger DJ, де Гроот Т.Е., Ван AM, Биби DJ, Young EW (июнь 2015). «Микрофрезерование: метод сверхбыстрого прототипирования пластиковых микрофлюидных устройств» . Лаборатория на чипе . 15 (11): 2364–78. DOI : 10.1039 / c5lc00234f . PMC 4439323 . PMID 25906246 .  
  20. ^ Truckenmüller R, Rummler Z, Schaller T, Schomburg WK (2002-06-13). «Недорогое термоформование микрочипов для анализа жидкости». Журнал микромеханики и микротехники . 12 (4): 375–379. Bibcode : 2002JMiMi..12..375T . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 12/4/304 . ISSN 0960-1317 . 
  21. ^ Джеон JS, Chung S, Kamm RD, Шаре JL (апрель 2011). «Горячее тиснение для изготовления микрожидкостной трехмерной платформы для культивирования клеток» . Биомедицинские микроустройства . 13 (2): 325–33. DOI : 10.1007 / s10544-010-9496-0 . PMC 3117225 . PMID 21113663 .  
  22. ^ Янг EW, Бертье E, Guckenberger DJ, Sackmann E, Lamers C, Meyvantsson I, et al. (Февраль 2011 г.). «Быстрое прототипирование массивных микрофлюидных систем из полистирола для клеточных анализов» . Аналитическая химия . 83 (4): 1408–17. DOI : 10.1021 / ac102897h . PMC 3052265 . PMID 21261280 .  
  23. ^ Bouaidat S, Хансен О, Bruus Н, Берендсен С, Бау-Мадсен Н. К., Томсен Р, и др. (Август 2005 г.). «Поверхностно-направленные капиллярные системы; теория, эксперименты и приложения». Лаборатория на чипе . 5 (8): 827–36. DOI : 10.1039 / b502207j . PMID 16027933 . S2CID 18125405 .  
  24. ^ Kachel S, Чжоу У, Р Scharfer, Вранчич С, Петрич Вт, Schabel Вт (февраль 2014). «Испарение из открытых микроканальных бороздок». Лаборатория на чипе . 14 (4): 771–8. DOI : 10.1039 / c3lc50892g . PMID 24345870 . 
  25. Перейти ↑ Ogawa M, Higashi K, Miki N (август 2015). «Разработка микропробирок гидрогеля для культивирования микробов в открытой среде» . Микромашины . 2015 (6): 5896–9. DOI : 10.3390 / mi8060176 . PMC 6190135 . PMID 26737633 .  
  26. ^ a b Konda A, Morin SA (июнь 2017 г.). «Поточно-направленный синтез пространственно-вариативных массивов разветвленных мезоструктур оксида цинка». Наноразмер . 9 (24): 8393–8400. DOI : 10.1039 / C7NR02655B . PMID 28604901 . 
  27. Перейти ↑ Chang HC, Yeo L (2009). Электрокинетически управляемая микрофлюидика и нанофлюидика . Издательство Кембриджского университета .
  28. ^ "жидкостный транзистор" . Архивировано из оригинала 8 июля 2011 года.
  29. Перейти ↑ Tseng T, Li M, Freitas DN, McAuley T, Li B, Ho T, Araci IE, Schlichtmann U (2018). «Columba 2.0: инструмент для синтеза совместно расположенных микрожидкостных биочипов с непрерывным потоком». IEEE Transactions по автоматизированному проектированию интегральных схем и систем . 37 (8): 1588–1601. DOI : 10,1109 / TCAD.2017.2760628 . S2CID 49893963 . 
  30. ^ Черчман, Адам Х. (2018). «Данные, связанные с« Комбинированными путями фокусировки потока и самосборки для образования стабилизированных липидами микропузырьков с масляной оболочкой » ». Университет Лидса. DOI : 10.5518 / 153 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  31. ^ a b c Чоккалингам В., Тел Дж., Виммерс Ф., Лю X, Семенов С., Тиле Дж. и др. (Декабрь 2013). «Исследование клеточной гетерогенности в цитокин-секретирующих иммунных клетках с помощью капельной микрофлюидики». Лаборатория на чипе . 13 (24): 4740–4. DOI : 10.1039 / C3LC50945A . PMID 24185478 . S2CID 46363431 .  
  32. ^ a b Chokkalingam V, Herminghaus S, Seemann R (2008). «Самосинхронизирующееся попарное производство монодисперсных капель микрожидкостным ступенчатым эмульгированием» . Письма по прикладной физике . 93 (25): 254101. Bibcode : 2008ApPhL..93y4101C . DOI : 10.1063 / 1.3050461 . Архивировано из оригинала на 2013-01-13.
  33. ^ Teh SY, Lin R, Hung LH, Lee AP (февраль 2008). «Капельная микрофлюидика». Лаборатория на чипе . 8 (2): 198–220. DOI : 10.1039 / B715524G . PMID 18231657 . S2CID 18158748 .  
  34. ^ Пракаш M, N Гершенфельд (февраль 2007). «Логика микрожидкостного пузыря». Наука . 315 (5813): 832–5. Bibcode : 2007Sci ... 315..832P . CiteSeerX 10.1.1.673.2864 . DOI : 10.1126 / science.1136907 . PMID 17289994 . S2CID 5882836 .   
  35. ^ Samie M, Salari A, Шафии MB (май 2013). «Распад микрокапель в асимметричных Т-переходах». Physical Review E . 87 (5): 053003. Bibcode : 2013PhRvE..87e3003S . DOI : 10.1103 / PhysRevE.87.053003 . PMID 23767616 . 
  36. ^ Le Pesant et al., Электроды для устройства, работающего за счет электрически контролируемого вытеснения жидкости, Патент США No. No. 4569575 , 11 февраля 1986 г.
  37. ^ Поиск награды NSF: результаты расширенного поиска
  38. ^ Junghoon Ли; Чанг-Джин Ким (июнь 2000 г.). «Микроактивация поверхностным натяжением на основе непрерывного электросмачивания». Журнал микроэлектромеханических систем . 9 (2): 171–180. DOI : 10.1109 / 84.846697 . ISSN 1057-7157 . S2CID 25996316 .  
  39. ↑ Zhang Y, Nguyen NT (март 2017 г.). «Магнитно-цифровая микрофлюидика - обзор». Лаборатория на чипе . 17 (6): 994–1008. DOI : 10.1039 / c7lc00025a . ЛВП : 10072/344389 . PMID 28220916 . S2CID 5013542 .  
  40. ^ Шемеш Дж, Бранский А, Хурьте М, Левенберг S (октябрь 2010 г.). «Усовершенствованное управление микрожидкостными каплями на основе пьезоэлектрического срабатывания». Биомедицинские микроустройства . 12 (5): 907–14. DOI : 10.1007 / s10544-010-9445-у . PMID 20559875 . S2CID 5298534 .  
  41. ^ Бертье Дж, Brakke К.А., Бертье Е (2016). Откройте Microfluidics . John Wiley & Sons, Inc., стр. 229–256. DOI : 10.1002 / 9781118720936.ch7 . ISBN 9781118720936.
  42. ↑ Лю М., Суо С., Ву Дж, Ган И, А Ханаор Д., Чен CQ (март 2019 г.). «Настройка пористой среды для контролируемого капиллярного потока». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 539 : 379–387. Bibcode : 2019JCIS..539..379L . DOI : 10.1016 / j.jcis.2018.12.068 . PMID 30594833 . 
  43. ↑ Галиндо-Росалес, Франсиско Хосе (26 мая 2017 г.). Сложные потоки жидкости в микрофлюидике . Springer. ISBN 9783319595931.
  44. ^ Мартинес AW, Phillips ST, Батт MJ, Уайтсайдс GM (2007). «Бумага с рисунком как платформа для недорогих портативных биотестов небольшими объемами» . Angewandte Chemie . 46 (8): 1318–20. DOI : 10.1002 / anie.200603817 . PMC 3804133 . PMID 17211899 .  
  45. ^ Парк Т.С., Yoon J (2015-03-01). «Смартфон обнаружение кишечной палочки из полевых проб воды на бумажной микрофлюидике» . Журнал датчиков IEEE . 15 (3): 1902. Bibcode : 2015ISenJ..15.1902P . DOI : 10.1109 / JSEN.2014.2367039 . S2CID 34581378 . 
  46. ^ ДеБлуа, RW; Бин, CP (1970). «Подсчет и определение размеров субмикронных частиц методом резистивных импульсов». Rev. Sci. Instrum . 41 (7): 909–916. Bibcode : 1970RScI ... 41..909D . DOI : 10.1063 / 1.1684724 .
  47. ^ США 2656508 , Уоллес Х. Култер, «Средства для подсчета частиц , взвешенных в жидкости», опубликованной 20 октября 1953 
  48. ^ Kasianowicz, K .; Брандин, Э .; Branton, D .; Димер, DW (1996). «Характеристика отдельных полинуклеотидных молекул с использованием мембранного канала» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 93 (24): 13770–3. Bibcode : 1996PNAS ... 9313770K . DOI : 10.1073 / pnas.93.24.13770 . PMC 19421 . PMID 8943010 .  
  49. ^ Li, J .; Гершоу, М .; Stein, D .; Брандин, Э .; Головченко, Ю. (2003). «Молекулы ДНК и конфигурации в твердотельном микроскопе нанопор» . Материалы природы . 2 (9): 611–5. Bibcode : 2003NatMa ... 2..611L . DOI : 10.1038 / nmat965 . PMID 12942073 . S2CID 7521907 .  
  50. ^ Урам, JD; Ke, K .; Хант, Эй Джей; Майер, М. (2006). «Анализы аффинности без метки путем быстрого обнаружения иммунных комплексов в субмикрометровых порах». Энгью. Chem. Int. Эд . 45 (14): 2281–5. DOI : 10.1002 / anie.200502862 . ЛВП : 2027,42 / 50668 . PMID 16506296 . 
  51. ^ Салех, O .; Sohn, LL (2003). «Искусственная нанопора для молекулярного зондирования». Nano Lett . 3 (1): 37–38. Bibcode : 2003NanoL ... 3 ... 37S . DOI : 10.1021 / nl0255202 .
  52. ^ Sen, Y.-H .; Карник, Р. (2009). «Изучение транслокации молекул l-ДНК через нанопоры PDMS». Анальный. Биоанал. Chem . 394 (2): 437–46. DOI : 10.1007 / s00216-008-2529-3 . hdl : 1721,1 / 51892 . PMID 19050856 . S2CID 7442686 .  
  53. ^ Lewpiriyawong, N .; Kandaswamy, K .; Ян, С .; Иванов, В .; Стокер, Р. (2011). «Микрожидкостная характеристика и непрерывное разделение клеток и частиц с использованием проводящего поли (диметилсилоксана), индуцированного электродом переменного тока-диэлектрофореза». Анальный. Chem . 83 (24): 9579–85. DOI : 10.1021 / ac202137y . PMID 22035423 . 
  54. ^ Рикель, JM Роберт (2018). «Микрожидкостное устройство с фокусировкой потока со встроенным счетчиком частиц Coulter для производства, подсчета и определения размеров монодисперсных микропузырьков» . Лабораторный чип . 18 (17): 2653–2664. DOI : 10.1039 / C8LC00496J . PMC 6566100 . PMID 30070301 .  
  55. ^ Lewpiriyawong, N .; Ян, К. (2012). «AC-диэлектрофоретическая характеристика и разделение субмикронных и микронных частиц с использованием боковых электродов Ag-PDMS» . Биомикрофлюидика . 6 (1): 12807–128079. DOI : 10.1063 / 1.3682049 . PMC 3365326 . PMID 22662074 .  
  56. ^ Gnyawali, V .; Strohm, EM; Wang, O .; Цай, SSH; Колиос, MC (2019). «Одновременная акустическая и фотоакустическая микрожидкостная проточная цитометрия для анализа без этикеток» . Sci. Rep . 9 (1): 1585. Bibcode : 2019NatSR ... 9.1585G . DOI : 10.1038 / s41598-018-37771-5 . PMC 6367457 . PMID 30733497 .  
  57. ^ Weiss, ACG; Kruger, K .; Бесфорд, QA; Schlenk, M .; Kempe, K .; Forster, S .; Карузо, Ф. (2019). «In situ характеристика образования короны белка на микрочастицах кремнезема с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии в сочетании с микрофлюидикой». ACS Appl. Матл. И интерфейсы . 11 (2): 2459–2469. DOI : 10.1021 / acsami.8b14307 . hdl : 11343/219876 . PMID 30600987 . 
  58. ^ Munaz А, Shiddiky MJ, Nguyen NT (май 2018). «Последние достижения и текущие проблемы в микромагнитофлюидике на основе магнитофореза» . Биомикрофлюидика . 12 (3): 031501. DOI : 10,1063 / 1,5035388 . PMC 6013300 . PMID 29983837 .  
  59. ^ Dibaji S, Резаи Р (2020-06-01). «Триплексная инерционно-магнитоупругая (ВРЕМЯ) сортировка микрочастиц в неньютоновских жидкостях» . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 503 : 166620. Bibcode : 2020JMMM..50366620D . DOI : 10.1016 / j.jmmm.2020.166620 . ISSN 0304-8853 . 
  60. ^ Alnaimat F, S Dagher, Мэтью Б, Хилал-Alnqbi А, Хашан S (ноябрь 2018). «Микрофлюидный магнитофорез: обзор». Химическая запись . 18 (11): 1596–1612. DOI : 10.1002 / tcr.201800018 . PMID 29888856 . 
  61. ^ Dibaji S, Резаи Р (2020-06-01). «Триплексная инерционно-магнитоупругая (ВРЕМЯ) сортировка микрочастиц в неньютоновских жидкостях» . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 503 : 166620. Bibcode : 2020JMMM..50366620D . DOI : 10.1016 / j.jmmm.2020.166620 . ISSN 0304-8853 . 
  62. ^ Унний М, Чжан J, Джордж TJ, Сегал М.С., Вентилятор ZH, Ринальди С (март 2020). «Разработка магнитных наночастиц и их интеграция с микрофлюидикой для выделения клеток» . Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 564 : 204–215. Bibcode : 2020JCIS..564..204U . DOI : 10.1016 / j.jcis.2019.12.092 . PMC 7023483 . PMID 31911225 .  
  63. ^ Xia N, Hunt TP, Mayers BT, Alsberg E, Whitesides GM, Westervelt RM, Ingber DE (декабрь 2006 г.). «Комбинированное микрофлюидно-микромагнитное разделение живых клеток в непрерывном потоке». Биомедицинские микроустройства . 8 (4): 299–308. DOI : 10.1007 / s10544-006-0033-0 . PMID 17003962 . S2CID 14534776 .  
  64. ^ a b Pamme N (январь 2006 г.). «Магнетизм и микрофлюидика» . Лаборатория на чипе . 6 (1): 24–38. DOI : 10.1039 / B513005K . PMID 16372066 . 
  65. ↑ Song K, Li G, Zu X, Du Z, Liu L, Hu Z (март 2020 г.). «Изготовление и механизм применения микрофлюидных систем для высокопроизводительного биомедицинского скрининга: обзор» . Микромашины . 11 (3): 297. DOI : 10,3390 / mi11030297 . PMC 7143183 . PMID 32168977 .  
  66. ^ Гао Q, Чжан В, Цзоу Х, Ли В, Ян Х, Пэн З, Мэн Г (2019). «Манипуляции без меток с помощью эффекта магнито-Архимеда: основы, методология и приложения» . Материалы Horizons . 6 (7): 1359–1379. DOI : 10.1039 / C8MH01616J . ISSN 2051-6347 . 
  67. ^ Акияма У, Морисима К (2011-04-18). «Формирование клеточных агрегатов без метки на основе эффекта магнито-Архимеда». Письма по прикладной физике . 98 (16): 163702. Bibcode : 2011ApPhL..98p3702A . DOI : 10.1063 / 1.3581883 . ISSN 0003-6951 . 
  68. ^ Нгуен NT, Wereley S (2006). Основы и приложения микрофлюидики . Артек Хаус .
  69. ^ DeMello AJ (июль 2006). «Контроль и обнаружение химических реакций в микрофлюидных системах». Природа . 442 (7101): 394–402. Bibcode : 2006Natur.442..394D . DOI : 10,1038 / природа05062 . PMID 16871207 . S2CID 4421580 .  
  70. ^ PaWell RS, Инглис DW, Barber TJ, Тейлор Р. (2013). «Производство и смачивание недорогих микрожидкостных устройств разделения клеток» . Биомикрофлюидика . 7 (5): 56501. DOI : 10,1063 / 1,4821315 . PMC 3785532 . PMID 24404077 .  
  71. ^ PaWell RS, Тейлор Р., Моррис К.В., Парикмахерская TJ (2015). «Автоматизация верификации микрожидкостной части». Микрофлюидика и нанофлюидика . 18 (4): 657–665. DOI : 10.1007 / s10404-014-1464-1 . S2CID 96793921 . 
  72. ^ Cheng JJ, Nicaise С.М., Berggren KK, Gradečak S (январь 2016). «Размерная адаптация гидротермально выращенных массивов нанопроволоки оксида цинка». Нано-буквы . 16 (1): 753–9. Bibcode : 2016NanoL..16..753C . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.5b04625 . PMID 26708095 . 
  73. Перейти ↑ Herold KE (2009). Расулы А (ред.). Технология Lab-on-a-Chip: производство и микрофлюидика . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-46-2.
  74. ^ Б Герольд KE (2009). Расулы А (ред.). Технология Lab-on-a-Chip: разделение и анализ биомолекул . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
  75. ↑ Barrett MP, Cooper JM, Regnault C, Holm SH, Beech JP, Tegenfeldt JO, Hochstetter A (октябрь 2017 г.). «Подходы на основе микрофлюидики к выделению африканских трипаносом» . Патогены . 6 (4): 47. DOI : 10.3390 / pathogens6040047 . PMC 5750571 . PMID 28981471 .  
  76. ^ Jing G, Polaczyk A, Oerther DB, Papautsky I (2007). «Разработка микрофлюидного биосенсора для обнаружения микобактерий окружающей среды». Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 123 (1): 614–621. DOI : 10.1016 / j.snb.2006.07.029 .
  77. ↑ a b Wang P, Robert L, Pelletier J, Dang WL, Taddei F, Wright A, Jun S (июнь 2010 г.). «Устойчивый рост кишечной палочки» . Текущая биология . 20 (12): 1099–103. DOI : 10.1016 / j.cub.2010.04.045 . PMC 2902570 . PMID 20537537 .  
  78. ^ Manbachi А, Шривастава S, Чоффи М, Chung Б.Г., Моретти М, Demirci U, и др. (Май 2008 г.). «Микроциркуляция внутри рифленых субстратов регулирует положение клеток и стыковку клеток внутри микрофлюидных каналов» . Лаборатория на чипе . 8 (5): 747–54. DOI : 10.1039 / B718212K . PMC 2668874 . PMID 18432345 .  
  79. ^ Yliperttula M, Chung BG, Navaladi A, Manbachi A, Urtti A (октябрь 2008). «Высокопроизводительный скрининг клеточных ответов на биоматериалы». Европейский журнал фармацевтических наук . 35 (3): 151–60. DOI : 10.1016 / j.ejps.2008.04.012 . PMID 18586092 . 
  80. ^ Гилберта DF, Mofrad С.А., Фридрих О, J Уист (февраль 2019). «Характеристики пролиферации клеток, культивируемых в периодических и статических условиях» . Цитотехнология . 71 (1): 443–452. DOI : 10.1007 / s10616-018-0263-Z . PMC 6368509 . PMID 30515656 .  
  81. ^ Chung BG, Manbachi A, Саади W, Лин F, Джеон NL, Khademhosseini A (2007). «Микрожидкостное устройство для создания градиента для клеточной биологии» . Журнал визуализированных экспериментов . 7 (7): 271. DOI : 10,3791 / 271 . PMC 2565846 . PMID 18989442 .  
  82. ^ а б Пеллетье Дж., Халворсен К., Ха BY, Папарконе Р., Сандлер С.Дж., Уолдринг К.Л. и др. (Октябрь 2012 г.). «Физические манипуляции с хромосомой Escherichia coli раскрывают ее мягкую природу» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (40): E2649-56. Bibcode : 2012PNAS..109E2649P . DOI : 10.1073 / pnas.1208689109 . PMC 3479577 . PMID 22984156 .  
  83. ^ Amir A, Babaeipour F, McIntosh DB, Нельсон DR, июнь S (апрель 2014). «Изгибающие силы пластически деформируют стенки растущих бактериальных клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (16): 5778–83. arXiv : 1305,5843 . Bibcode : 2014PNAS..111.5778A . DOI : 10.1073 / pnas.1317497111 . PMC 4000856 . PMID 24711421 .  
  84. ^ а б Чой JW, Россет S, Никлаус M, Адлеман JR, Ши Х, Псалтис D (март 2010). «Трехмерное формирование рисунка электродов в микрофлюидном канале с использованием имплантации ионов металлов» (PDF) . Лаборатория на чипе . 10 (6): 783–8. DOI : 10.1039 / B917719A . PMID 20221568 .  
  85. ^ Йетисен АК, Цзян Л., Купер Дж. Р., Цинь Ю., Паланивелу Р., Зохар Ю. (май 2011 г.). «Микросистемный анализ для изучения руководства пыльцевыми трубками в репродукции растений». J. Micromech. Microeng . 25 (5): 054018. Bibcode : 2011JMiMi..21e4018Y . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 21/5/054018 . S2CID 12989263 . 
  86. ↑ Fan H, Das C, Chen H (2009). «Двумерный электрофорез в чипе». В Herold KE, Rasooly A (ред.). Технология Lab-on-a-Chip: разделение и анализ биомолекул . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
  87. ^ Bontoux N, Dauphinot L, Потье MC (2009). «Разработка Lab-on-a-Chips для анализа транскриптома отдельных клеток». В Herold KE, Rasooly A (ред.). Технология Lab-on-a-Chip: разделение и анализ биомолекул . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
  88. ^ Кэди NC (2009). «Системы амплификации ПЦР на основе микрочипов». Технология Lab-on-a-Chip: разделение и анализ биомолекул . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
  89. ^ Keymer JE, Galajda P, Малдун C, Парк S, Остин RH (ноябрь 2006). «Бактериальные метапопуляции в наноразмерных ландшафтах» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (46): 17290–5. Bibcode : 2006PNAS..10317290K . DOI : 10.1073 / pnas.0607971103 . PMC 1635019 . PMID 17090676 .  
  90. ^ Hochstetter А, Стелламан Е, Дешпанд S, S Uppaluri, Энгстлер М, Pfohl Т (апрель 2015 г.). «Микрофлюидный анализ отдельных клеток выявляет лекарственные изменения подвижности трипаносом» (PDF) . Лаборатория на чипе . 15 (8): 1961–8. DOI : 10.1039 / C5LC00124B . PMID 25756872 .  
  91. Перейти ↑ Ahmed T, Shimizu TS, Stocker R (ноябрь 2010 г.). «Микрофлюидика для бактериального хемотаксиса» . Интегративная биология . 2 (11–12): 604–29. DOI : 10.1039 / C0IB00049C . hdl : 1721,1 / 66851 . PMID 20967322 . 
  92. ^ Seymour JR, Симо R, Ahmed T, Стокер R (июль 2010). «Хемоаттракция к диметилсульфониопропионату во всей морской микробной пищевой сети» . Наука . 329 (5989): 342–5. Bibcode : 2010Sci ... 329..342S . DOI : 10.1126 / science.1188418 . PMID 20647471 . S2CID 12511973 .  
  93. ^ Galajda P, Keymer J Чайкина P, Остин R (декабрь 2007). «Стенка воронок концентрирует плавающие бактерии» . Журнал бактериологии . 189 (23): 8704–7. DOI : 10.1128 / JB.01033-07 . PMC 2168927 . PMID 17890308 .  
  94. ^ Angelani L, Di Leonardo R, G Ruocco (январь 2009). «Самозапускающиеся микродвигатели в бактериальной ванне». Письма с физическим обзором . 102 (4): 048104. arXiv : 0812.2375 . Bibcode : 2009PhRvL.102d8104A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.102.048104 . PMID 19257480 . S2CID 33943502 .  
  95. ^ Ди Леонардо Р., Ангелани Л., Делл'арципрет Д., Руокко Г., Иебба В., Шиппа С. и др. (Май 2010 г.). «Бактериальные храповые двигатели» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (21): 9541–5. arXiv : 0910.2899 . Bibcode : 2010PNAS..107.9541D . DOI : 10.1073 / pnas.0910426107 . PMC 2906854 . PMID 20457936 .  
  96. ↑ Соколов А., Аподака М.М., Гжибовский Б.А., Арансон И.С. (январь 2010 г.). "Плавательные бактерии питают микроскопические механизмы" . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (3): 969–74. Bibcode : 2010PNAS..107..969S . DOI : 10.1073 / pnas.0913015107 . PMC 2824308 . PMID 20080560 .  
  97. ^ Grilli S, Miccio л, Vespini В, Finizio А, Де Никола С, Р Ферраро (май 2008 г.). «Жидкая матрица микролинз, активируемая селективным электросмачиванием на подложках из ниобата лития». Оптика Экспресс . 16 (11): 8084–93. Bibcode : 2008OExpr..16.8084G . DOI : 10,1364 / OE.16.008084 . PMID 18545521 . S2CID 15923737 .  
  98. ^ Феррэро Р, Miccio л, Grilli S, Finizio А, Де Никола S, Vespini В (2008). «Управление тонкими жидкостными пленками для настраиваемых массивов микролинз». Новости оптики и фотоники . 19 (12): 34. DOI : 10,1364 / OPN.19.12.000034 .
  99. ^ Pégard NC, Toth ML, Дрисколл M, Флейшер JW (декабрь 2014). «Сканирующая оптическая томография» . Лаборатория на чипе . 14 (23): 4447–50. DOI : 10.1039 / C4LC00701H . PMC 5859944 . PMID 25256716 .  
  100. ^ Pégard NC, Флейшер JW (2012). «Трехмерная микрофлюидная микроскопия с использованием наклонного канала». Биомедицинская оптика и трехмерная визуализация . С. BM4B.4. DOI : 10,1364 / BIOMED.2012.BM4B.4 . ISBN 978-1-55752-942-8.
  101. ^ Lu C, Pégard NC, Флейшер JW (22 апреля 2013). «Структурированное освещение на основе потока». Письма по прикладной физике . 102 (16): 161115. Bibcode : 2013ApPhL.102p1115L . DOI : 10.1063 / 1.4802091 .
  102. ↑ Kim JY, Cho SW, Kang DK, Edel JB, Chang SI, deMello AJ, O'Hare D (сентябрь 2012 г.). «Лабораторная ВЭЖХ со встроенной капельной микрофлюидикой для разделения и высокочастотной компартментализации». Химические коммуникации . Кембридж, Англия. 48 (73): 9144–6. DOI : 10.1039 / c2cc33774f . PMID 22871959 . 
  103. ^ Очоа A, Альварес-Бохоркез E, Кастильеро E, Olguín LF (май 2017). «Обнаружение ингибиторов ферментов в неочищенных природных экстрактах с использованием микрожидкостных средств на основе капель в сочетании с ВЭЖХ». Аналитическая химия . 89 (9): 4889–4896. DOI : 10.1021 / acs.analchem.6b04988 . PMID 28374582 . 
  104. ^ Герхардт РФ, Peretzki AJ, Piendl SK, Belder D (декабрь 2017). "Бесшовная комбинация чип-ВЭЖХ высокого давления и капельной микрофлюидики на интегрированном микрожидкостном стеклянном чипе". Аналитическая химия . 89 (23): 13030–13037. DOI : 10.1021 / acs.analchem.7b04331 . PMID 29096060 . 
  105. ↑ Killeen K, Yin H, Sobek D, Brennen R, Van de Goor T (октябрь 2003 г.). Chip-LC / MS: ВЭЖХ-МС с использованием полимерной микрофлюидики (PDF) . 7-я международная конференция по миниатюрным химическим и блохимическим аналитическим системам. Proc MicroTAS . Скво-Вэлли, Каллфорнла, США. С. 481–484.
  106. ^ Фолльмер M, Хорт P, Розинг G, Couté Y, Гримм R, Хохштрассер D, Санчес JC (март 2006). «Многомерная ВЭЖХ / МС нуклеолярного протеома с использованием ВЭЖХ-чипа / МС». Журнал сепарационной науки . 29 (4): 499–509. DOI : 10.1002 / jssc.200500334 . PMID 16583688 . 
  107. ^ Reichmuth DS, Shepodd TJ, Кирби BJ (май 2005). «Микрочиповая ВЭЖХ пептидов и белков». Аналитическая химия . 77 (9): 2997–3000. DOI : 10.1021 / ac048358r . PMID 15859622 . 
  108. ^ Ардуэн Дж, Duchateau М, Жубер-Керон Р, М Caron (2006). «Полезность интегрированного микрофлюидного устройства (HPLC-Chip-MS) для повышения уверенности в идентификации белков с помощью протеомики». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии: RCM . 20 (21): 3236–44. Bibcode : 2006RCMS ... 20.3236H . DOI : 10.1002 / rcm.2725 . PMID 17016832 . 
  109. ^ Бреннен RA, Инь H, Килин КП (декабрь 2007). «Микрожидкостное образование градиента для ЖК чипов с нанопотоком». Аналитическая химия . 79 (24): 9302–9. DOI : 10.1021 / ac0712805 . PMID 17997523 . 
  110. ↑ Zhu KY, Leung KW, Ting AK, Wong ZC, Ng WY, Choi RC, Dong TT, Wang T, Lau DT, Tsim KW (март 2012 г.). «Нано-жидкостная хроматография на основе микрожидкостных чипов в сочетании с тандемной масс-спектрометрией для определения злоупотребляемых наркотиков и метаболитов в человеческих волосах». Аналитическая и биоаналитическая химия . 402 (9): 2805–15. DOI : 10.1007 / s00216-012-5711-6 . PMID 22281681 . S2CID 7748546 .  
  111. ^ Polat А.Н., Kraiczek K, Heck AJ, Raijmakers R, Мохаммед S (ноябрь 2012). «Полностью автоматизированное мечение изотопным диметилом и обогащение фосфопептидов с использованием микрофлюидного фосфочипа для ВЭЖХ». Аналитическая и биоаналитическая химия . 404 (8): 2507–12. DOI : 10.1007 / s00216-012-6395-7 . PMID 22975804 . S2CID 32545802 .  
  112. ^ Сантьяго, Хуан Г. "Управление водными ресурсами в топливных элементах PEM" . Стэнфордская лаборатория микрофлюидики . Архивировано из оригинального 28 июня 2008 года.
  113. ^ Tretkoff, Эрни (май 2005). «Создание улучшенного топливного элемента с использованием микрофлюидики» . Новости APS . 14 (5): 3.
  114. ^ Аллен Дж. "Инициатива топливных элементов в лаборатории микрофлюидики MnIT" . Мичиганский технологический университет. Архивировано из оригинала на 2008-03-05.
  115. ^ «Стратегия астробиологии НАСА, 2015» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 декабря 2016 года.
  116. ^ Биб DJ, Mensing Г.А., Walker GM (2002). «Физика и приложения микрофлюидики в биологии». Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 4 : 261–86. DOI : 10.1146 / annurev.bioeng.4.112601.125916 . PMID 12117759 . 
  117. ^ Theberge AB, Куртуа F, Schaerli Y, Fischlechner M, Abell C, Hollfelder F, Гек WT (август 2010). «Микрокапли в микрофлюидике: развивающаяся платформа для открытий в химии и биологии» (PDF) . Angewandte Chemie . 49 (34): 5846–68. DOI : 10.1002 / anie.200906653 . PMID 20572214 .  
  118. ^ Ван Dinther AM, Schroën CG, Vergeldt FJ, ван - дер - SMAN Р.Г., Boom РМ (май 2012). «Поток суспензии в микрофлюидных устройствах - обзор экспериментальных методик, фокусирующихся на градиентах концентрации и скорости». Достижения в коллоидной и интерфейсной науке . 173 : 23–34. DOI : 10.1016 / j.cis.2012.02.003 . PMID 22405541 . 
  119. Перейти ↑ Mora MF, Greer F, Stockton AM, Bryant S, Willis PA (ноябрь 2011 г.). «К полной автоматизации микрофлюидики для внеземного анализа in situ». Аналитическая химия . 83 (22): 8636–41. DOI : 10.1021 / ac202095k . PMID 21972965 . 
  120. ^ Chiesl TN, Чу WK, Стоктон AM, Амашукели X, Grunthaner F, Mathies RA (апрель 2009). «Расширенный анализ аминов и аминокислот с использованием системы капиллярного электрофореза на микрочипах Pacific Blue и Mars Organic Analyzer». Аналитическая химия . 81 (7): 2537–44. DOI : 10.1021 / ac8023334 . PMID 19245228 . 
  121. ^ Kaiser Р.И., Стоктон А.М., Ким Ю.С., Jensen EC, Mathies RA (2013). «Об образовании дипептидов в межзвездных модельных льдах». Астрофизический журнал . 765 (2): 111. Bibcode : 2013ApJ ... 765..111K . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 765/2/111 . ISSN 0004-637X . 
  122. ^ Стоктон AM, Tjin CC, Chiesl TN, Mathies RA (июль 2011). «Анализ углеродных биомаркеров с помощью системы капиллярного электрофореза микрочипа Mars Organic Analyzer: карбоновые кислоты». Астробиология . 11 (6): 519–28. Bibcode : 2011AsBio..11..519S . DOI : 10.1089 / ast.2011.0634 . PMID 21790324 . 
  123. ^ Стоктон AM, Tjin CC, Huang GL, Benhabib M, Chiesl TN, Mathies RA (ноябрь 2010). «Анализ углеродных биомаркеров с помощью системы капиллярного электрофореза микрочипа Mars Organic Analyzer: альдегиды и кетоны». Электрофорез . 31 (22): 3642–9. DOI : 10.1002 / elps.201000424 . PMID 20967779 . S2CID 34503284 .  
  124. Перейти ↑ Mora MF, Stockton AM, Willis PA (2015). «Анализ тиолов с помощью капиллярного электрофореза микрочипа для планетарных исследований in situ». Протоколы капиллярного электрофореза микрочипов . Методы молекулярной биологии. 1274 . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Humana Press. С. 43–52. DOI : 10.1007 / 978-1-4939-2353-3_4 . ISBN 9781493923526. PMID  25673481 .
  125. Перейти ↑ Bowden SA, Wilson R, Taylor C, Cooper JM, Parnell J (январь 2007 г.). «Извлечение внутрикристаллических биомаркеров и других органических соединений из сульфатных минералов с использованием микрофлюидного формата - технико-экономическое обоснование для удаленного обнаружения окаменелостей с использованием микрофлюидных H-клеток» . Международный журнал астробиологии . 6 (1): 27–36. Bibcode : 2007IJAsB ... 6 ... 27В . DOI : 10.1017 / S147355040600351X . ISSN 1475-3006 . 
  126. ^ Реньо C, Dheeman DS, Hochstetter A (июнь 2018). «Микрожидкостные устройства для анализа лекарств» . Высокая пропускная способность . 7 (2): 18. DOI : 10,3390 / ht7020018 . PMC 6023517 . PMID 29925804 .  
  127. ^ Гринер Дж, Тумаркин Е, Debono М, Кван СН, Abolhasani М, Гюнтер А, Кумачева Е (январь 2012). «Разработка и применение микрожидкостного реактора с несколькими аналитическими зондами». Аналитик . 137 (2): 444–50. Bibcode : 2012Ana ... 137..444G . DOI : 10.1039 / C1AN15940B . PMID 22108956 . S2CID 9558046 .  
  128. ^ Greener J, Тумаркин E, Debono M, Дикс AP, Кумачева E (февраль 2012). «Образование: микрофлюидная платформа для лабораторий аналитической химии университетского уровня». Лаборатория на чипе . 12 (4): 696–701. DOI : 10.1039 / C2LC20951A . PMID 22237720 . S2CID 36885580 .  
  129. ^ Hochstetter A (декабрь 2019). «Процедура предварительной сегментации создает гладкие микрофлюидные устройства: разблокировка многоугольной визуализации для всех?» . САУ Омега . 4 (25): 20972–20977. DOI : 10.1021 / acsomega.9b02139 . PMC 6921255 . PMID 31867488 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

Обзорные статьи [ править ]

  • Йетисен А.К., Акрам М.С., Лоу ЧР (июнь 2013 г.). «Микрожидкостные стационарные диагностические приборы на бумажной основе». Лаборатория на чипе . 13 (12): 2210–51. DOI : 10.1039 / C3LC50169H . PMID  23652632 . S2CID  17745196 .
  • Уайтсайдс GM (июль 2006 г.). «Истоки и будущее микрофлюидики». Природа . 442 (7101): 368–73. Bibcode : 2006Natur.442..368W . DOI : 10,1038 / природа05058 . PMID  16871203 . S2CID  205210989 .
  • Зееманн Р., Бринкманн М., Пфоль Т., Гермингхаус С. (январь 2012 г.). «Микрофлюидика на основе капель». Отчеты о достижениях физики. Физическое общество . 75 (1): 016601. Bibcode : 2012RPPh ... 75a6601S . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 75/1/016601 . PMID  22790308 .
  • Сквайры TM, Quake SR (2005). «Микрофлюидика: физика жидкости в масштабе нанолитров» (PDF) . Обзоры современной физики . 77 (3): 977–1026. Полномочный код : 2005RvMP ... 77..977S . DOI : 10.1103 / RevModPhys.77.977 .
  • Йетисен А.К., Вольпатти Л.Р. (июль 2014 г.). «Патентная защита и лицензирование в микрофлюидике». Лаборатория на чипе . 14 (13): 2217–25. DOI : 10.1039 / C4LC00399C . PMID  24825780 . S2CID  8669721 .
  • Чен К. (2011). «Микрофлюидика и будущее исследований лекарственных средств» . Журнал бакалавриата наук о жизни . 5 (1): 66–69. Архивировано из оригинала на 2012-03-31 . Проверено 30 августа 2011 .
  • Энджелл Дж. Б., Терри С. К., Барт П. У. (апрель 1983 г.). «Кремниевые микромеханические устройства». Scientific American . 248 (4): 44–55. Bibcode : 1983SciAm.248d..44A . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0483-44 .
  • Каруго Д., Боттаро Е., Оуэн Дж., Страйд Е., Наструцци С. (май 2016 г.). «Производство липосом с помощью микрофлюидики: потенциальные и ограничивающие факторы» . Научные отчеты . 6 : 25876. Bibcode : 2016NatSR ... 625876C . DOI : 10.1038 / srep25876 . PMC  4872163 . PMID  27194474 .
  • Чоссат Дж. Б., Парк Ю. Л., Вуд Р. Дж., Дюшен В. (сентябрь 2013 г.). «Датчик мягкой деформации на основе ионных и металлических жидкостей». Журнал датчиков IEEE . 13 (9): 3405–3414. Bibcode : 2013ISenJ..13.3405C . CiteSeerX  10.1.1.640.4976 . DOI : 10.1109 / JSEN.2013.2263797 . S2CID  14492585 .
  • Ценг Т.М., Ли М., Фрейтас Д.Н., Монгерсун А., Араси И.Е., Хо Т.Й., Шлихтманн Ю. (2018). Columba S: масштабируемый инструмент автоматизации совместного макета для крупномасштабной интеграции микрожидкостей (PDF) . Материалы 55-й ежегодной конференции по автоматизации проектирования. п. 163.

Книги [ править ]

  • Bruus H (2008). Теоретическая микрофлюидика . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0199235094.
  • Герольд К.Е., Расули А. (2009). Технология Lab-on-a-Chip: производство и микрофлюидика . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-46-2.
  • Келли Р., изд. (2012). Достижения микрофлюидики . Ричленд, Вашингтон, США: Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория. ISBN 978-953-510-106-2.
  • Табелинг П (2006). Введение в микрофлюидику . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-856864-3.
  • Дженкинс Г., Мэнсфилд CD (2012). Микрожидкостная диагностика . Humana Press. ISBN 978-1-62703-133-2.
  • Ли X, Чжоу Y, ред. (2013). Микрожидкостные устройства для биомедицинских приложений . Издательство Вудхед. ISBN 978-0-85709-697-5.

Образование [ править ]