stringtranslate.com

Микрофлюидика

Микрофлюидное устройство
Исследователи NIST объединили предметное стекло, пластиковые листы и двусторонний скотч, чтобы создать недорогое и простое в изготовлении микрофлюидное устройство для воздействия на массив клеток различными концентрациями химического вещества.

Микрофлюидика относится к системе, которая манипулирует небольшим количеством жидкостей (от 10−9 до 10−18 литров ) с использованием небольших каналов размером от десяти до сотен микрометров. Это междисциплинарная область, которая включает молекулярный анализ, молекулярную биологию и микроэлектронику . [1] Она имеет практическое применение в проектировании систем, которые обрабатывают небольшие объемы жидкостей для достижения мультиплексирования , автоматизации и высокопроизводительного скрининга . Микрофлюидика появилась в начале 1980-х годов и используется при разработке струйных печатающих головок, ДНК-чипов , технологии «лаборатория на чипе» , микродвижения и микротермических технологий.

Обычно под микро подразумевают одну из следующих характеристик:

Обычно микрофлюидные системы транспортируют, смешивают, разделяют или иным образом обрабатывают жидкости. Различные приложения полагаются на пассивное управление жидкостью с использованием капиллярных сил в форме элементов, изменяющих капиллярный поток, подобных резисторам потока и ускорителям потока. В некоторых приложениях внешние средства приведения в действие дополнительно используются для направленной транспортировки среды. Примерами являются вращающиеся приводы, применяющие центробежные силы для транспортировки жидкости на пассивных чипах. Активная микрофлюидика относится к определенному манипулированию рабочей жидкостью активными (микро) компонентами, такими 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, миниатюризируются на одном чипе, что повышает эффективность и мобильность, а также уменьшает объемы образцов и реагентов.

Микромасштабное поведение жидкостей

Микрофлюидные устройства из силиконовой резины и стекла. Вверху: фотография устройств. Внизу: фазово-контрастные микрофотографии змеевидного канала шириной ~15 мкм .

Поведение жидкостей в микромасштабе может отличаться от «макрофлюидного» поведения, поскольку такие факторы, как поверхностное натяжение , рассеивание энергии и жидкостное сопротивление, начинают доминировать в системе. Микрофлюидика изучает, как эти поведения меняются и как их можно обойти или использовать для новых целей. [2] [3] [4] [5] [6]

В малых масштабах (размер канала около 100 нанометров до 500 микрометров ) появляются некоторые интересные и иногда неинтуитивные свойства. В частности, число Рейнольдса (которое сравнивает эффект импульса жидкости с эффектом вязкости ) может стать очень низким. Ключевым следствием является то, что сопутствующие жидкости не обязательно смешиваются в традиционном смысле, поскольку поток становится ламинарным, а не турбулентным ; молекулярный перенос между ними часто должен осуществляться посредством диффузии . [7]

Также может быть обеспечена высокая специфичность химических и физических свойств (концентрация, pH, температура, усилие сдвига и т. д.), что приводит к более однородным условиям реакции и более высокому качеству продуктов в одно- и многостадийных реакциях. [8] [9]

Различные виды микрофлюидных потоков

Микрофлюидные потоки должны быть ограничены только геометрическим масштабом длины — модальности и методы, используемые для достижения такого геометрического ограничения, в значительной степени зависят от целевого применения. [10] Традиционно микрофлюидные потоки создавались внутри закрытых каналов с поперечным сечением канала порядка 10 мкм x 10 мкм. Каждый из этих методов имеет свои собственные связанные с ними приемы для поддержания надежного потока жидкости, которые совершенствовались в течение нескольких лет. [ необходима цитата ]

Открытая микрофлюидика

Поведение жидкостей и их контроль в открытых микроканалах были впервые исследованы около 2005 года [11] и применялись при отборе образцов из воздуха в жидкость [12] [13] и хроматографии. [14] В открытой микрофлюидике по крайней мере одна граница системы удаляется, подвергая жидкость воздействию воздуха или другого интерфейса (т. е. жидкости). [15] [16] [17] Преимущества открытой микрофлюидики включают доступ к текущей жидкости для вмешательства, большую площадь поверхности жидкость-газ и минимальное образование пузырьков. [18] [15] [17] [19] Еще одним преимуществом открытой микрофлюидики является возможность интеграции открытых систем с потоком жидкости, управляемым поверхностным натяжением, что устраняет необходимость во внешних методах перекачки, таких как перистальтические или шприцевые насосы. [20] Открытые микрофлюидные устройства также легко и недорого изготавливать путем фрезерования, термоформования и горячего тиснения. [21] [22] [23] [24] Кроме того, открытая микрофлюидика устраняет необходимость приклеивать или связывать крышку для устройств, что может быть пагубным для капиллярных потоков. Примерами открытой микрофлюидики являются микрофлюидика с открытым каналом, микрофлюидика на основе рельсов, бумажная и нитяная микрофлюидика. [15] [20] [25] Недостатки открытых систем включают восприимчивость к испарению, [26] загрязнению, [27] и ограниченную скорость потока. [17]

Микрофлюидика непрерывного потока

Микрофлюидика непрерывного потока основана на управлении стационарным потоком жидкости через узкие каналы или пористые среды преимущественно путем ускорения или замедления потока жидкости в капиллярных элементах. [28] 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 комбинациями капиллярных сил и электрокинетических механизмов. [29] [30] Микрофлюидная работа с непрерывным потоком является основным подходом, поскольку ее легко реализовать и она менее чувствительна к проблемам загрязнения белками. Устройства с непрерывным потоком подходят для многих четко определенных и простых биохимических приложений, 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 изначально трудно интегрировать и масштабировать, поскольку параметры, которые управляют полем потока, изменяются вдоль пути потока, делая поток жидкости в любом месте зависимым от свойств всей системы. Постоянно протравленные микроструктуры также приводят к ограниченной реконфигурируемости и плохой отказоустойчивости. В последние годы были предложены подходы автоматизации автоматизированного проектирования для микрофлюидики непрерывного потока, чтобы облегчить усилия по проектированию и решить проблемы масштабируемости. [31]

микро датчик жидкости

Возможности мониторинга процессов в системах с непрерывным потоком могут быть достигнуты с помощью высокочувствительных микрофлюидных датчиков потока на основе технологии MEMS , которая обеспечивает разрешение вплоть до нанолитрового диапазона. [32]

Микрофлюидика на основе капель

Видео с высокой частотой кадров, демонстрирующее образование микропузырьков в микрофлюидном устройстве, фокусирующем поток [33]

Капельная микрофлюидика является подкатегорией микрофлюидики в отличие от непрерывной микрофлюидики; капельная микрофлюидика манипулирует дискретными объемами жидкостей в несмешивающихся фазах с низким числом Рейнольдса и ламинарными режимами течения. Интерес к капельным микрофлюидическим системам существенно вырос за последние десятилетия. Микрокапли позволяют удобно обрабатывать миниатюрные объемы (от мкл до фл) жидкостей, обеспечивают лучшее смешивание, инкапсуляцию, сортировку и зондирование, а также подходят для экспериментов с высокой пропускной способностью. [34] Эффективное использование преимуществ капельной микрофлюидики требует глубокого понимания генерации капель [35] для выполнения различных логических операций [36] [37], таких как манипулирование каплями, [38] сортировка капель, [39] слияние капель [40] и разрушение капель. [41]

Цифровая микрофлюидика

Альтернативы вышеупомянутым системам с непрерывным потоком с закрытым каналом включают новые открытые структуры, где дискретные, независимо контролируемые капли манипулируются на подложке с помощью электросмачивания . Следуя аналогии с цифровой микроэлектроникой, этот подход называется цифровой микрофлюидикой . Ле Песант и др. были пионерами использования электрокапиллярных сил для перемещения капель по цифровой дорожке. [42] «Жидкостный транзистор», впервые разработанный Cytonix [43], также сыграл свою роль. Впоследствии технология была коммерциализирована Университетом Дьюка. Используя дискретные капли единичного объема, [35] микрофлюидная функция может быть сведена к набору повторяющихся базовых операций, т. е. перемещению одной единицы жидкости на одну единицу расстояния. Этот метод «оцифровки» облегчает использование иерархического и основанного на ячейках подхода для проектирования микрофлюидных биочипов. Таким образом, цифровая микрофлюидика предлагает гибкую и масштабируемую архитектуру системы, а также высокую отказоустойчивость . Более того, поскольку каждая капля может управляться 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 набора биопроб. Хотя капли манипулируются в ограниченных микрофлюидных каналах, поскольку управление каплями не является независимым, его не следует путать с «цифровой микрофлюидикой». Одним из распространенных методов приведения в действие для цифровой микрофлюидики является электросмачивание на диэлектрике ( EWOD ). [44] Многие приложения «лаборатория на чипе» были продемонстрированы в парадигме цифровой микрофлюидики с использованием электросмачивания. Однако недавно были продемонстрированы и другие методы манипулирования каплями с использованием магнитной силы, [45] поверхностных акустических волн , [46] оптоэлектросмачивания , механического приведения в действие, [47] и т. д.

Микрофлюидика на бумажной основе

Микрофлюидные устройства на основе бумаги заполняют растущую нишу для портативных, дешевых и удобных для пользователя медицинских диагностических систем. [48] Микрофлюидные устройства на основе бумаги основаны на явлении капиллярного проникновения в пористые среды. [49] Чтобы настроить проникновение жидкости в пористые субстраты, такие как бумага, в двух и трех измерениях, можно контролировать структуру пор, смачиваемость и геометрию микрофлюидных устройств, в то время как вязкость и скорость испарения жидкости играют еще одну важную роль. Многие такие устройства имеют гидрофобные барьеры на гидрофильной бумаге, которые пассивно транспортируют водные растворы к выходам, где происходят биологические реакции. [50] Микрофлюидные устройства на основе бумаги рассматриваются как портативные биосенсоры для оказания помощи, используемые в удаленных условиях, где отсутствуют передовые медицинские диагностические инструменты. [51] Текущие приложения включают портативное обнаружение глюкозы [52] и тестирование окружающей среды [53] с надеждой на достижение областей, в которых отсутствуют передовые медицинские диагностические инструменты.

Микрофлюидика обнаружения частиц

Одной из областей применения, в которой были предприняты значительные академические усилия и некоторые коммерческие усилия, является область обнаружения частиц в жидкостях. Обнаружение частиц в виде мелких частиц, переносимых жидкостью, диаметром до 1 мкм, обычно выполняется с помощью счетчика Коултера , в котором электрические сигналы генерируются, когда слабопроводящая жидкость, такая как соленая вода, пропускается через небольшую (диаметром ~100 мкм) пору, так что генерируется электрический сигнал, который прямо пропорционален отношению объема частицы к объему пор. Физика, лежащая в основе этого, относительно проста и описана в классической статье ДеБлуа и Бина [54] , а реализация впервые описана в оригинальном патенте Коултера [55] . Это метод, используемый, например, для измерения и подсчета эритроцитов ( красных кровяных телец ), а также лейкоцитов ( белых кровяных телец ) для стандартного анализа крови. Общее название этого метода — резистивное импульсное зондирование (RPS); подсчет Коултера — это товарный знак. Однако метод RPS не очень хорошо работает для частиц диаметром менее 1 мкм, поскольку отношение сигнал/шум падает ниже надежно обнаруживаемого предела, установленного в основном размером пор, через которые проходит аналит, и входным шумом усилителя первой ступени . [ необходима цитата ]

Предел размера пор в традиционных счетчиках RPS Coulter устанавливается методом, используемым для изготовления пор, который, хотя и является коммерческой тайной, скорее всего [ по мнению кого? ] использует традиционные механические методы. Вот где микрофлюидика может оказать влияние: основанное на литографии производство микрофлюидных устройств или, что более вероятно, производство многоразовых форм для изготовления микрофлюидных устройств с использованием процесса формования , ограничено размерами, намного меньшими, чем традиционная обработка . Критические размеры до 1 мкм легко изготавливаются, и с небольшими дополнительными усилиями и расходами размеры элементов менее 100 нм также могут быть надежно шаблонизированы. Это позволяет недорого производить поры, интегрированные в микрофлюидный контур, где диаметры пор могут достигать размеров порядка 100 нм, с сопутствующим уменьшением минимальных диаметров частиц на несколько порядков.

В результате, на базе университета появились разработки микрофлюидного подсчета и определения размеров частиц [56] [57] [58] с сопутствующей коммерциализацией этой технологии. Этот метод был назван микрофлюидным резистивным импульсным зондированием (MRPS).

Микрофлюидный магнитофорез

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: миграцией частиц под действием магнитного поля . [59] Это может быть достигнуто путем отправки жидкости, содержащей по крайней мере один магнитный компонент, через микрофлюидный канал, по длине которого расположен магнит. Это создает магнитное поле внутри микрофлюидного канала, которое притягивает к себе магнитно- активные вещества, эффективно разделяя магнитные и немагнитные компоненты жидкости. Эту технику можно легко использовать в промышленных условиях, где имеющаяся жидкость уже содержит магнитно-активный материал. Например, небольшое количество металлических примесей может попасть в определенные потребляемые жидкости, а именно в молоко и другие молочные продукты. [60] Удобно, что в случае молока многие из этих металлических примесей проявляют парамагнетизм . Поэтому перед упаковкой молоко можно пропустить через каналы с магнитными градиентами, что позволит очистить его от металлических примесей.

Другие, более ориентированные на исследования применения микрофлюидного магнитофореза многочисленны и, как правило, направлены на разделение клеток . Общий способ достижения этого включает несколько этапов. Во-первых, парамагнитное вещество (обычно микро/ наночастицы или парамагнитная жидкость ) [61] необходимо функционализировать для нацеливания на интересующий тип клеток. Это можно сделать, идентифицировав трансмембранный белок, уникальный для интересующего типа клеток, и впоследствии функционализировав магнитные частицы с помощью комплементарного антигена или антитела . [60] [62] [63] [64] [65] После функционализации магнитных частиц их диспергируют в клеточной смеси, где они связываются только с интересующими клетками. Полученную смесь клеток/частиц затем можно пропустить через микрофлюидное устройство с магнитным полем для отделения целевых клеток от остальных.

Наоборот, микрофлюидный магнитофорез может использоваться для облегчения эффективного смешивания внутри микрокапель или пробок. Для этого в микрокапли впрыскиваются парамагнитные наночастицы, и они протекают через прямой канал, который проходит через быстропеременные магнитные поля. Это заставляет магнитные частицы быстро толкаться из стороны в сторону внутри капли и приводит к смешиванию содержимого микрокапель. [64] Это устраняет необходимость в утомительных инженерных соображениях, которые необходимы для традиционного смешивания капель на основе каналов. Другие исследования также показали, что разделение клеток без меток может быть возможным путем суспендирования клеток в парамагнитной жидкости и использования эффекта магнито-Архимеда. [66] [67] Хотя это действительно устраняет сложность функционализации частиц, необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять явление магнито-Архимеда и то, как его можно использовать для этой цели. Это не исчерпывающий список различных применений микрофлюидного магнитофореза; Приведенные выше примеры лишь подчеркивают универсальность этого метода разделения как в текущих, так и в будущих приложениях.

Основные области применения

Микрофлюидные структуры включают микропневматические системы, т. е. микросистемы для обработки жидкостей вне чипа (жидкостные насосы, газовые клапаны и т. д.), и микрофлюидные структуры для обработки нанолитровых (нл) и пиколитровых (пл) объемов на чипе. [68] На сегодняшний день наиболее успешным коммерческим применением микрофлюидики является струйная печатающая головка . [69] Кроме того, достижения в области микрофлюидного производства означают, что производители могут производить устройства из недорогих пластиков [70] и автоматически проверять качество деталей. [71]

Достижения в области микрофлюидной технологии 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. [28] [72] Основная идея микрофлюидных биочипов заключается в интеграции аналитических операций, таких как обнаружение, а также предварительная обработка образцов и подготовка образцов, на одном чипе. [73] [74]

Новой областью применения биочипов является клиническая патология , особенно непосредственная диагностика заболеваний на месте оказания медицинской помощи . [75] Кроме того, устройства на основе микрофлюидики, способные осуществлять непрерывный отбор проб и тестирование в режиме реального времени образцов воздуха/воды на наличие биохимических токсинов и других опасных патогенов , [76] могут служить постоянно включенным «биологическим дымовым извещателем» для раннего оповещения.

Микрофлюидная технология привела к созданию мощных инструментов для биологов, позволяющих контролировать всю клеточную среду, что приводит к новым вопросам и открытиям. Ниже перечислены многочисленные разнообразные преимущества этой технологии для микробиологии:

Некоторые из этих областей более подробно рассматриваются в разделах ниже:

ДНК-чипы (микроматрицы)

Ранние биочипы были основаны на идее ДНК-микрочипа , например, ДНК-чип GeneChip от Affymetrix , который представляет собой кусок стекла, пластика или кремния, на котором кусочки ДНК (зонды) прикреплены в микроскопическом массиве. Подобно ДНК-микрочипу , белковый массив представляет собой миниатюрный массив, в котором множество различных агентов захвата, чаще всего моноклональных антител , нанесено на поверхность 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 поддаются ни реконфигурации, ни масштабированию после изготовления. Цифровая микрофлюидика была описана как средство для проведения цифровой ПЦР .

Молекулярная биология

В дополнение к микроматрицам, биочипы были разработаны для двумерного электрофореза , [87] анализа транскриптома , [88] и амплификации ПЦР . [89] Другие приложения включают различные приложения электрофореза и жидкостной хроматографии для белков и ДНК , разделения клеток, в частности, разделения клеток крови, анализа белков, манипуляции клетками и анализа, включая анализ жизнеспособности клеток [34] и захват микроорганизмов . [74]

Эволюционная биология

Объединив микрофлюидику с ландшафтной экологией и нанофлюидикой , можно построить нано/микросконструированный жидкостный ландшафт, построив локальные участки бактериальной среды обитания и соединив их коридорами рассеивания. Полученные ландшафты можно использовать в качестве физических реализаций адаптивного ландшафта , [90] путем создания пространственной мозаики участков возможностей, распределенных в пространстве и времени. Лоскутная природа этих жидкостных ландшафтов позволяет изучать адаптацию бактериальных клеток в системе метапопуляции . Эволюционная экология этих бактериальных систем в этих синтетических экосистемах позволяет использовать биофизику для решения вопросов эволюционной биологии .

Поведение клеток

Возможность создания точных и тщательно контролируемых градиентов хемоаттрактанта делает микрофлюидику идеальным инструментом для изучения подвижности, [91] хемотаксиса и способности развиваться/развивать устойчивость к антибиотикам в небольших популяциях микроорганизмов и в течение короткого периода времени. Эти микроорганизмы включают бактерии [92] и широкий спектр организмов, которые образуют морскую микробную петлю , [93] ответственную за регулирование большей части биогеохимии океанов.

Микрофлюидика также внесла большой вклад в изучение дуротаксиса , способствуя созданию градиентов дуротаксиса (жесткости).

Клеточная биофизика

Выпрямляя движение отдельных плавающих бактерий, [94] микрожидкостные структуры могут быть использованы для извлечения механического движения из популяции подвижных бактериальных клеток. [95] Таким образом, можно построить роторы, работающие на бактериях. [96] [97]

Оптика

Слияние микрофлюидики и оптики обычно известно как оптофлюидика . Примерами оптофлюидных устройств являются настраиваемые микролинзовые массивы [98] [99] и оптофлюидные микроскопы.

Микрофлюидный поток обеспечивает быструю обработку образцов, автоматическую визуализацию больших популяций образцов, а также возможности 3D. [100] [101] или сверхразрешения. [102]

Лаборатория фотоники на чипе (PhLOC)

Из-за роста проблем безопасности и эксплуатационных расходов распространенных аналитических методов ( ИСП-МС , ИСП-ААС и ИСП-ОЭС [103] ), лаборатория фотоники на чипе (PhLOC) становится все более популярным инструментом для анализа актинидов и нитратов в отработанных ядерных отходах. PhLOC основана на одновременном применении спектроскопии Рамана и УФ-Вид-БИК , [104] что позволяет анализировать более сложные смеси, содержащие несколько актинидов в разных степенях окисления. [105] Измерения, выполненные с помощью этих методов, были проверены на объемном уровне для промышленных испытаний, [103] [106] и, как было обнаружено, имеют гораздо меньшую дисперсию в микромасштабе. [107] Было обнаружено, что этот подход имеет молярные коэффициенты экстинкции (УФ-Вид) в соответствии с известными литературными значениями в сравнительно большом диапазоне концентраций для 150 мкл [105] за счет удлинения измерительного канала и подчиняется закону Бера в микромасштабе для U(IV). [108] Благодаря разработке спектрофотометрического подхода к анализу отработанного топлива создан метод измерения количеств реагентов в режиме реального времени, что увеличивает скорость анализа образцов и, таким образом, уменьшает размер отклонений, обнаруживаемых в ходе переработки. [106]

Благодаря применению PhLOC повышается гибкость и безопасность методов работы. Поскольку анализ отработанного ядерного топлива предполагает чрезвычайно жесткие условия, применение одноразовых и быстро изготавливаемых устройств (на основе литьевых и/или гравируемых материалов, таких как PDMS, PMMA и стекло [109] ) является выгодным, хотя целостность материала должна учитываться в определенных жестких условиях. [108] Благодаря использованию оптоволоконной связи устройство может быть изолировано от приборов, предотвращая радиационное повреждение и сводя к минимуму воздействие потенциально опасного излучения на персонал лаборатории, что невозможно ни в лабораторных масштабах, ни при предыдущем стандарте анализа. [105] Усадка устройства также позволяет использовать меньшие количества аналита, уменьшая количество образующихся отходов и воздействие опасных материалов. [105]

В настоящее время оценивается расширение PhLOC для миниатюризации исследований полного ядерного топливного цикла, при этом этапы процесса PUREX успешно демонстрируются в микромасштабе. [104] Аналогичным образом, предполагается, что микрофлюидная технология, разработанная для анализа отработанного ядерного топлива, будет расширяться горизонтально для анализа других актинидов, лантаноидов и переходных металлов с небольшими изменениями или без них. [105]

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)

ВЭЖХ в области микрофлюидики существует в двух различных формах. Ранние разработки включали пропускание жидкости через колонку ВЭЖХ, затем перенос элюированной жидкости на микрофлюидные чипы и непосредственное присоединение колонок ВЭЖХ к микрофлюидному чипу. [110] Ранние методы имели преимущество более легкого обнаружения с помощью определенных машин, таких как те, которые измеряют флуоресценцию. [111] Более поздние разработки полностью интегрировали колонки ВЭЖХ в микрофлюидные чипы. Основным преимуществом интеграции колонок ВЭЖХ в микрофлюидные устройства является меньший форм-фактор, которого можно достичь, что позволяет объединять дополнительные функции в одном микрофлюидном чипе. Интегрированные чипы также могут быть изготовлены из нескольких различных материалов, включая стекло и полиимид, которые существенно отличаются от стандартного материала PDMS, используемого во многих различных микрофлюидных устройствах на основе капель. [112] [113] Это важная особенность, поскольку различные применения микрофлюидных чипов ВЭЖХ могут требовать разных давлений. PDMS не подходит для использования при высоком давлении по сравнению со стеклом и полиимидом. Высокая универсальность интеграции ВЭЖХ обеспечивает надежность, избегая соединений и фитингов между колонкой и чипом. [114] Возможность создания таких конструкций в будущем позволяет области микрофлюидики продолжать расширять свои потенциальные приложения.

Потенциальные приложения, окружающие интегрированные колонки HPLC в микрофлюидных устройствах, оказались обширными за последние 10–15 лет. Интеграция таких колонок позволяет проводить эксперименты там, где материалы были малодоступны или очень дороги, как в биологическом анализе белков. Это сокращение объемов реагентов позволяет проводить новые эксперименты, такие как анализ белков отдельных клеток, который из-за ограничений по размеру предыдущих устройств ранее давался с большими трудностями. [115] Сочетание устройств с чипами HPLC с другими методами спектрометрии, такими как масс-спектрометрия, позволяет повысить уверенность в идентификации желаемых видов, таких как белки. [116] Микрофлюидные чипы также были созданы с внутренними линиями задержки, которые позволяют генерировать градиент для дальнейшего улучшения HPLC, что может снизить необходимость в дальнейшем разделении. [117] Некоторые другие практические приложения интегрированных чипов HPLC включают определение наличия лекарств у человека по его волосам [118] и маркировку пептидов с помощью обращенно-фазовой жидкостной хроматографии. [119]

Акустический выброс капель (ADE)

Акустический выброс капель использует импульс ультразвука для перемещения малых объемов жидкостей (обычно нанолитров или пиколитров) без какого-либо физического контакта. Эта технология фокусирует акустическую энергию в образце жидкости для выброса капель размером до миллионной доли миллионной доли литра (пиколитр = 10−12 литра ). Технология ADE — очень щадящий процесс, и ее можно использовать для переноса белков, ДНК с высокой молекулярной массой и живых клеток без повреждения или потери жизнеспособности. Эта особенность делает технологию подходящей для широкого спектра приложений, включая протеомику и клеточные анализы.

Топливные элементы

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. [120] [121] [122]

Астробиология

Чтобы понять перспективы существования жизни в других местах Вселенной, астробиологи заинтересованы в измерении химического состава внепланетных тел. [123] Благодаря своему небольшому размеру и широкому спектру функциональных возможностей микрофлюидные устройства уникально подходят для таких удаленных анализов образцов. [124] [125] [126] Из внеземного образца органическое содержание можно оценить с помощью микрочипового капиллярного электрофореза и селективных флуоресцентных красителей. [127 ] Эти устройства способны обнаруживать аминокислоты , [128] пептиды , [129] жирные кислоты , [130] и простые альдегиды , кетоны , [131] и тиолы . [132] Эти анализы, объединенные вместе, могут позволить эффективно обнаруживать ключевые компоненты жизни и, как мы надеемся, информировать нас о наших поисках функционирующей внеземной жизни. [133]

Наука о еде

Микрофлюидные технологии, такие как капельная микрофлюидика, бумажная микрофлюидика и лаборатория на чипе , используются в области пищевой науки в различных категориях. [134] Исследования в области питания, [135] [136] обработки пищевых продуктов и безопасности пищевых продуктов выигрывают от микрофлюидной технологии, поскольку эксперименты можно проводить с меньшим количеством реагентов. [134]

Обработка пищевых продуктов требует возможности обеспечения стабильности при хранении пищевых продуктов, таких как эмульсии или добавление консервантов. Такие методы, как микрофлюидика капель, используются для создания эмульсий, которые являются более контролируемыми и сложными, чем те, которые создаются традиционной гомогенизацией, благодаря точности капель, которая достигается. Использование микрофлюидики для эмульсий также более энергоэффективно по сравнению с гомогенизацией, при которой «только 5% поставляемой энергии используется для создания эмульсии, а остальная часть рассеивается в виде тепла». [137] Хотя эти методы имеют преимущества, в настоящее время они не имеют возможности производиться в больших масштабах, которые необходимы для коммерциализации. [138] Микрофлюидика также используется в исследованиях, поскольку она позволяет внедрять инновации в химию пищевых продуктов и обработку пищевых продуктов. [134] [138] Примером в исследованиях в области пищевой инженерии является новое микро-3D-печатное устройство, изготовленное для исследования производства капель для потенциального использования в пищевой промышленности, особенно в работе с улучшающими эмульсиями. [139]

Бумажные и капельные микрофлюидные устройства позволяют создавать устройства, которые могут обнаруживать небольшие количества нежелательных бактерий или химикатов, что делает их полезными для безопасности и анализа пищевых продуктов. [140] Микрофлюидные устройства на основе бумаги часто называют микрофлюидными бумажными аналитическими устройствами (μPAD), и они могут обнаруживать такие вещи, как нитраты, [141] консерванты, [142] или антибиотики [143] в мясе с помощью колориметрической реакции, которую можно обнаружить с помощью смартфона. Эти методы исследуются, поскольку они используют меньше реагентов, пространства и времени по сравнению с традиционными методами, такими как жидкостная хроматография. μPAD также делают возможным проведение домашних тестов обнаружения, что представляет интерес для людей с аллергией и непереносимостью. [141] В дополнение к бумажным методам исследования показывают, что капельная микрофлюидика обещает значительно сократить время, необходимое для подтверждения жизнеспособного бактериального загрязнения в сельскохозяйственных водах в отечественной и международной пищевой промышленности. [140]

Будущие направления

Микрофлюидика для персонализированного лечения рака

Персонализированное лечение рака — это настроенный метод, основанный на диагнозе и анамнезе пациента. Микрофлюидная технология предлагает чувствительное обнаружение с более высокой пропускной способностью, а также сокращением времени и затрат. Для персонализированного лечения рака очень важны состав опухоли и чувствительность к препаратам. [144]

Реакция пациента на лекарство может быть предсказана на основе статуса биомаркеров , или тяжесть и прогрессирование заболевания могут быть предсказаны на основе атипичного присутствия определенных клеток. [145] Капля - qPCR - это микрофлюидная технология капель , в которой капли транспортируются в многоразовом капилляре и поочередно протекают через две области, поддерживаемые при разных постоянных температурах и обнаружении флуоресценции. Она может быть эффективна с низким риском загрязнения для обнаружения Her2. [144] Цифровой метод ПЦР на основе капель может быть использован для обнаружения мутаций KRAS с зондами TaqMan , чтобы улучшить обнаружение мутантного соотношения генов. [146] Кроме того, точное прогнозирование прогрессирования послеоперационного заболевания у пациентов с раком молочной железы  или простаты имеет важное значение для определения послеоперационного лечения. Простая микрофлюидная камера, покрытая тщательно сформулированной смесью внеклеточного матрикса, используется для клеток, полученных из биопсии опухоли после 72 часов роста и тщательной оценки клеток с помощью визуализации. [147]

Микрофлюидика также подходит для анализа циркулирующих опухолевых клеток (CTC) и не- CTC жидкой биопсии . Бусины конъюгируют с антителами к молекулам адгезии эпителиальных клеток (EpCAM) для положительного отбора в чипе изоляции CTC (iCHIP) . [148] CTC также можно обнаружить, используя подкисление микросреды опухоли и разницу в емкости мембраны. [149] [150] CTC выделяются из крови с помощью микрофлюидного устройства и культивируются на чипе , что может быть методом сбора большего количества биологической информации за один анализ. Например, его можно использовать для проверки выживаемости клеток 40 различных препаратов или комбинаций препаратов. [151] Внеклеточные везикулы , полученные из опухоли, можно выделить из мочи и обнаружить с помощью интегрированного микрофлюидного устройства с двойной фильтрацией; их также можно выделить из крови и обнаружить методом электрохимического зондирования с двухуровневым амплификационным ферментативным анализом . [152] [153]

Опухолевые материалы могут быть напрямую использованы для обнаружения с помощью микрофлюидных устройств. Для скрининга первичных клеток на наличие лекарств часто необходимо отличать раковые клетки от нераковых. Микрофлюидный чип , основанный на способности клеток проходить небольшие сужения, может сортировать типы клеток, метастазы . [154] Микрофлюидные устройства на основе капель обладают потенциалом для скрининга различных лекарств или комбинаций лекарств непосредственно на первичном образце опухоли с высокой точностью. Для улучшения этой стратегии более эффективна микрофлюидная программа с последовательным способом создания коктейлей лекарств в сочетании с флуоресцентными штрихкодами. [155] Другая передовая стратегия заключается в определении темпов роста отдельных клеток с помощью подвешенных микроканальных резонаторов, которые могут предсказывать чувствительность редких ЦОК к лекарствам . [156]

Микрофлюидные устройства также могут имитировать микросреду опухоли , чтобы помочь в тестировании противораковых препаратов. Микрофлюидные устройства с 2D или 3D клеточными культурами могут использоваться для анализа сфероидов для различных раковых систем (таких как рак легких и рак яичников ), и имеют важное значение для множественных противораковых препаратов и тестов на токсичность. Эту стратегию можно улучшить, увеличив пропускную способность и производство сфероидов. Например, одно микрофлюидное устройство на основе капель для 3D клеточной культуры производит 500 сфероидов на чип. [157] Эти сфероиды можно культивировать дольше в разных средах для анализа и мониторинга. Другая передовая технология — это органы на чипе , и ее можно использовать для моделирования нескольких органов, чтобы определить метаболизм и активность лекарств на основе имитации сосудов , а также имитировать pH , кислород ... для анализа взаимосвязи между лекарствами и окружением органов человека. [157]

Недавно разработанная стратегия представляет собой иммунопреципитацию хроматина отдельных клеток (ChiP) - секвенирование в каплях , которое работает путем объединения секвенирования РНК отдельных клеток на основе капель с ДНК-штрихкодированными антителами, возможно, для изучения гетерогенности опухоли по генотипу и фенотипу , чтобы выбрать персонализированные противораковые препараты и предотвратить рецидив рака. [158]

Достижения в области систем капиллярного электрофореза (КЭ)

Одним из значительных достижений в этой области является разработка интегрированных систем капиллярного электрофореза (КЭ) на микрочипах , как продемонстрировали З. Хью Фан и Д. Джед. Харрисон. Они создали плоский стеклянный чип, включающий инжектор образца и разделительные каналы, используя методы микрообработки . Эта установка позволила быстро разделить аминокислоты всего за несколько секунд, достигнув высокой эффективности разделения с до 6800 теоретических тарелок . Использование высоких электрических полей , возможное из-за тепловой массы и проводимости стекла, минимизировало эффекты нагрева Джоуля, делая систему высокоэффективной и быстрой. Такие инновации подчеркивают потенциал микрофлюидных устройств в аналитической химии, особенно в приложениях, требующих быстрого и точного анализа. [159]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Уайтсайдс, Джордж М. (июль 2006 г.). «Истоки и будущее микрофлюидики». Nature . 442 (7101): 368–373. Bibcode :2006Natur.442..368W. doi :10.1038/nature05058. ISSN  0028-0836. PMID  16871203. S2CID  205210989.
  2. ^ Terry SC, Jerman JH, Angell JB (декабрь 1979 г.). «Газохроматографический анализатор воздуха, изготовленный на кремниевой пластине». IEEE Transactions on Electron Devices . 26 (12): 1880–6. Bibcode : 1979ITED...26.1880T. doi : 10.1109/T-ED.1979.19791. S2CID  21971431.
  3. ^ Kirby BJ (2010). Micro- и Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices. Cambridge University Press . Архивировано из оригинала 2019-04-28 . Получено 2010-02-13 .
  4. ^ Карниадакис ГМ, Бескок А, Алуру Н (2005). Микропотоки и нанопотоки . Springer Verlag .
  5. ^ Bruus H (2007). Теоретическая микрофлюидика . Oxford University Press .
  6. ^ Школьников В (2019). Принципы микрофлюидики . Amazon Digital Services LLC - Kdp. ISBN 978-1790217281.
  7. ^ Tabeling P (2005). Введение в микрофлюидику . Oxford University Press . ISBN 978-0-19-856864-3.
  8. ^ Чоккалингам В., Вайденхоф Б., Кремер М., Майер В.Ф., Хермингхаус С., Зееманн Р. (июль 2010 г.). «Оптимизированная схема микрофлюидики на основе капель для золь-гель реакций». Lab on a Chip . 10 (13): 1700–1705. doi :10.1039/b926976b. PMID  20405061.
  9. ^ Шестопалов И, Тайс Дж. Д., Исмагилов Р. Ф. (август 2004 г.). «Многоэтапный синтез наночастиц, выполняемый в миллисекундном масштабе времени в системе на основе микрофлюидных капель». Lab on a Chip . 4 (4): 316–321. doi :10.1039/b403378g. PMID  15269797.
  10. ^ Thomas DJ, McCall C, Tehrani Z, Claypole TC (июнь 2017 г.). «Трехмерная печатная лаборатория на чипе с микроэлектроникой и интеграцией кремния». Point of Care . 16 (2): 97–101. doi :10.1097/POC.00000000000000132. S2CID  58306257.
  11. ^ Мелин Дж., ван дер Вейнгаарт В., Стемме Г. (июнь 2005 г.). «Поведение и конструктивные особенности непрерывных микроканалов с замкнутым-открытым-закрытым потоком жидкости». Lab on a Chip . 5 (6): 682–686. doi :10.1039/b501781e. PMID  15915262.
  12. ^ Фриск Т., Рённхольм Д., ван дер Вейнгаарт В., Стемме Г. (декабрь 2006 г.). «Микромашинный интерфейс для переноса образцов в жидкость по воздуху и его применение в биосенсорной системе». Lab on a Chip . 6 (12): 1504–1509. doi :10.1039/B612526N. PMID  17203153.
  13. ^ Фриск Т., Сандстрем Н., Энг Л., ван дер Вейнгаарт В., Монссон П., Стемме Г. (октябрь 2008 г.). «Интегрированная микросистема обнаружения наркотиков на основе QCM». Лаборатория на чипе . 8 (10): 1648–1657. дои : 10.1039/b800487k. ПМИД  18813386.
  14. ^ Jacksén J, Frisk T, Redeby T, Parmar V, van der Wijngaart W, Stemme G, Emmer A (июль 2007 г.). «Оффлайновая интеграция CE и MALDI-MS с использованием закрыто-открыто-закрытой микроканальной системы». Электрофорез . 28 (14): 2458–2465. doi : 10.1002/elps.200600735 . PMID  17577881. S2CID  16337938.
  15. ^ abc Бертье Дж., Бракке К.А., Бертье Э. (01.08.2016). Открытая микрофлюидика . дои : 10.1002/9781118720936. ISBN 9781118720936.
  16. ^ Pfohl T, Mugele F, Seemann R, Herminghaus S (декабрь 2003 г.). «Тенденции в микрофлюидике со сложными жидкостями» (PDF) . ChemPhysChem . 4 (12): 1291–1298. doi :10.1002/cphc.200300847. PMID  14714376.
  17. ^ abc Kaigala GV, Lovchik RD, Delamarche E (ноябрь 2012 г.). «Микрофлюидика в «открытом пространстве» для выполнения локализованной химии на биологических интерфейсах». Angewandte Chemie . 51 (45): 11224–11240. doi :10.1002/anie.201201798. PMID  23111955.
  18. ^ Lade, RK; Jochem, KS; Macosko, CW; Francis, LF (2018). «Капиллярные покрытия: динамика течения и сушки в открытых микроканалах». Langmuir . 34 (26): 7624–7639. doi :10.1021/acs.langmuir.8b00811. PMID  29787270.
  19. ^ Li C, Boban M, Tuteja A (апрель 2017 г.). «Открытый канал, эмульгирование вода-в-масле в бумажных микрофлюидных устройствах». Lab on a Chip . 17 (8): 1436–1441. doi :10.1039/c7lc00114b. PMID  28322402. S2CID  5046916.
  20. ^ ab Casavant BP, Berthier E, Theberge AB, Berthier J, Montanez-Sauri SI, Bischel LL и др. (июнь 2013 г.). «Взвешенная микрофлюидика». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (25): 10111–10116. Bibcode : 2013PNAS..11010111C. doi : 10.1073/pnas.1302566110 . PMC 3690848. PMID  23729815 . 
  21. ^ Guckenberger DJ, de Groot TE, Wan AM, Beebe DJ, Young EW (июнь 2015 г.). «Микрофрезерование: метод сверхбыстрого прототипирования пластиковых микрофлюидных устройств». Lab on a Chip . 15 (11): 2364–2378. doi :10.1039/c5lc00234f. PMC 4439323. PMID  25906246 . 
  22. ^ Truckenmüller R, Rummler Z, Schaller T, Schomburg WK (2002-06-13). "Недорогое термоформование микрочипов для анализа жидкости". Журнал микромеханики и микроинженерии . 12 (4): 375–379. Bibcode :2002JMiMi..12..375T. doi :10.1088/0960-1317/12/4/304. ISSN  0960-1317. S2CID  250860338.
  23. ^ Jeon JS, Chung S, Kamm RD, Charest JL (апрель 2011 г.). «Горячее тиснение для изготовления микрофлюидной 3D-платформы для культивирования клеток». Biomedical Microdevices . 13 (2): 325–333. doi :10.1007/s10544-010-9496-0. PMC 3117225 . PMID  21113663. 
  24. ^ Young EW, Berthier E, Guckenberger DJ, Sackmann E, Lamers C, Meyvantsson I и др. (февраль 2011 г.). «Быстрое прототипирование массивных микрофлюидных систем в полистироле для клеточных анализов». Аналитическая химия . 83 (4): 1408–1417. doi :10.1021/ac102897h. PMC 3052265. PMID  21261280 . 
  25. ^ Bouaidat S, Hansen O, Bruus H, Berendsen C, Bau-Madsen NK, Thomsen P и др. (август 2005 г.). «Поверхностно-направленная капиллярная система; теория, эксперименты и приложения». Lab on a Chip . 5 (8): 827–836. doi :10.1039/b502207j. PMID  16027933. S2CID  18125405.
  26. ^ Kachel S, Zhou Y, Scharfer P, Vrančić C, Petrich W, Schabel W (февраль 2014 г.). «Испарение из открытых микроканальных канавок». Lab on a Chip . 14 (4): 771–778. doi :10.1039/c3lc50892g. PMID  24345870.
  27. ^ Огава М., Хигаси К., Мики Н. (август 2015 г.). «Разработка гидрогелевых микротрубок для культивирования микробов в открытой среде». 2015 г. 37-я ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) . Том 2015 г. стр. 5896–5899. doi :10.1109/EMBC.2015.7319733. ISBN 978-1-4244-9271-8. PMID  26737633. S2CID  4089852.
  28. ^ ab Konda A, Morin SA (июнь 2017 г.). «Поточно-направленный синтез пространственно-вариативных массивов разветвленных мезоструктур оксида цинка». Nanoscale . 9 (24): 8393–8400. doi :10.1039/C7NR02655B. PMID  28604901.
  29. ^ Chang HC, Yeo L (2009). Электрокинетически управляемая микрофлюидика и нанофлюидика . Cambridge University Press .
  30. ^ "жидкостный транзистор". Архивировано из оригинала 8 июля 2011 г.
  31. ^ Tseng TM, Li M, Freitas DN, McAuley T, Li B, Ho TY, Araci IE, Schlichtmann U (2018). «Columba 2.0: инструмент синтеза совместной компоновки для микрофлюидных биочипов с непрерывным потоком». Труды IEEE по автоматизированному проектированию интегральных схем и систем . 37 (8): 1588–1601. doi :10.1109/TCAD.2017.2760628. S2CID  49893963.
  32. ^ Wu, S. (2000). "Датчики потока MEMS для наножидкостных приложений". Труды IEEE Тринадцатой ежегодной международной конференции по микроэлектромеханическим системам (Кат. № 00CH36308). IEEE. стр. 745–750. doi :10.1109/MEMSYS.2000.838611. ISBN 0-7803-5273-4. Получено 24 января 2024 г. . {{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )
  33. ^ Churchman AH (2018). «Данные, связанные с 'Комбинированными путями фокусировки потока и самосборки для образования липидно-стабилизированных масляных микропузырьков'». Университет Лидса. doi : 10.5518/153.
  34. ^ abc Chokkalingam V, Tel J, Wimmers F, Liu X, Semenov S, Thiele J и др. (декабрь 2013 г.). «Исследование клеточной гетерогенности в иммунных клетках, секретирующих цитокины, с использованием микрофлюидики на основе капель». Lab on a Chip . 13 (24): 4740–4744. doi :10.1039/C3LC50945A. PMID  24185478. S2CID  46363431.
  35. ^ ab Chokkalingam V, Herminghaus S, Seemann R (2008). "Самосинхронизирующееся попарное производство монодисперсных капель с помощью микрожидкостной ступенчатой ​​эмульсификации". Applied Physics Letters . 93 (25): 254101. Bibcode : 2008ApPhL..93y4101C. doi : 10.1063/1.3050461. Архивировано из оригинала 2013-01-13.
  36. ^ Teh SY, Lin R, Hung LH, Lee AP (февраль 2008 г.). «Микрофлюидика капель». Lab on a Chip . 8 (2): 198–220. doi :10.1039/B715524G. PMID  18231657. S2CID  18158748.
  37. ^ Prakash M, Gershenfeld N (февраль 2007 г.). «Логика микрожидкостного пузыря». Science . 315 (5813): 832–835. Bibcode :2007Sci...315..832P. CiteSeerX 10.1.1.673.2864 . doi :10.1126/science.1136907. PMID  17289994. S2CID  5882836. 
  38. ^ Tenje M, Fornell A, Ohlin M, Nilsson J (февраль 2018 г.). «Методы манипулирования частицами в микрофлюидике капель». Аналитическая химия . 90 (3): 1434–1443. doi : 10.1021/acs.analchem.7b01333 . PMID  29188994. S2CID  46777312.
  39. ^ Xi HD, Zheng H, Guo W, Gañán-Calvo AM, Ai Y, Tsao CW и др. (февраль 2017 г.). «Активная сортировка капель в микрофлюидике: обзор». Lab on a Chip . 17 (5): 751–771. doi :10.1039/C6LC01435F. PMID  28197601.
  40. ^ Niu X, Gulati S, Edel JB, deMello AJ (ноябрь 2008 г.). «Слияние капель, вызванное столбами, в микрожидкостных контурах». Lab on a Chip . 8 (11): 1837–1841. doi :10.1039/b813325e. PMID  18941682.
  41. ^ Samie M, Salari A, Shafii MB (май 2013 г.). «Разрыв микрокапель в асимметричных Т-образных соединениях». Physical Review E. 87 ( 5): 053003. Bibcode : 2013PhRvE..87e3003S. doi : 10.1103/PhysRevE.87.053003. PMID  23767616.
  42. ^ Ле Песант и др., Электроды для устройства, работающего за счет электрически управляемого перемещения жидкости, патент США № 4,569,575, 11 февраля 1986 г.
  43. ^ Поиск наград NSF: Результаты расширенного поиска
  44. ^ Ли Дж., Ким К.Дж. (июнь 2000 г.). «Микроактивация, управляемая поверхностным натяжением на основе непрерывного электросмачивания». Журнал микроэлектромеханических систем . 9 (2): 171–180. doi :10.1109/84.846697. ISSN  1057-7157. S2CID  25996316.
  45. ^ Zhang Y, Nguyen NT (март 2017 г.). «Магнитная цифровая микрофлюидика – обзор». Lab on a Chip . 17 (6): 994–1008. doi :10.1039/c7lc00025a. hdl : 10072/344389 . PMID  28220916. S2CID  5013542.
  46. ^ Shilton RJ, Travagliati M, Beltram F, Cecchini M (август 2014 г.). «Акустический поток нанолитровых капель с помощью поверхностных акустических волн сверхвысокой частоты». Advanced Materials . 26 (29): 4941–4946. Bibcode :2014AdM....26.4941S. doi :10.1002/adma.201400091. PMC 4173126 . PMID  24677370. 
  47. ^ Шемеш Дж, Брански А, Хури М, Левенберг С (октябрь 2010 г.). «Усовершенствованная микрожидкостная манипуляция каплями на основе пьезоэлектрического привода». Biomedical Microdevices . 12 (5): 907–914. doi :10.1007/s10544-010-9445-y. PMID  20559875. S2CID  5298534.
  48. ^ Бертье Дж., Бракке К.А., Бертье Э. (2016). Открытая микрофлюидика . John Wiley & Sons, Inc., стр. 229–256. дои : 10.1002/9781118720936.ch7. ISBN 9781118720936.
  49. ^ Liu M, Suo S, Wu J, Gan Y, Ah Hanaor D, Chen CQ (март 2019 г.). «Подгонка пористых сред для контролируемого капиллярного потока». Journal of Colloid and Interface Science . 539 : 379–387. arXiv : 2106.03526 . Bibcode :2019JCIS..539..379L. doi :10.1016/j.jcis.2018.12.068. PMID  30594833. S2CID  58553777.
  50. ^ Галиндо-Росалес ФДж (2017-05-26). Сложные потоки жидкости в микрофлюидике. Springer. ISBN 9783319595931.
  51. ^ Loo J, Ho A, Turner A, Mak WC (2019). «Интегрированные печатные микрожидкостные биосенсоры». Тенденции в биотехнологии . 37 (10): 1104–1120. doi : 10.1016/j.tibtech.2019.03.009. hdl : 1826/15985 . PMID  30992149. S2CID  119536401.
  52. ^ Мартинес AW, Филлипс ST, Батт MJ, Уайтсайдс GM (2007). «Узорчатая бумага как платформа для недорогих, малообъемных, портативных биопроб». Angewandte Chemie . 46 (8): 1318–1320. doi :10.1002/anie.200603817. PMC 3804133. PMID  17211899 . 
  53. ^ Park TS, Yoon JY (2015-03-01). «Обнаружение Escherichia coli с помощью смартфона из полевых образцов воды на бумажной микрофлюидике». Журнал датчиков IEEE . 15 (3): 1902. Bibcode : 2015ISenJ..15.1902P. doi : 10.1109/JSEN.2014.2367039. S2CID  34581378.
  54. ^ DeBlois RW, Bean CP (1970). «Подсчет и определение размеров субмикронных частиц методом резистивного импульса». Rev. Sci. Instrum . 41 (7): 909–916. Bibcode : 1970RScI...41..909D. doi : 10.1063/1.1684724.
  55. ↑ US 2656508, Уоллес Х. Коултер, «Средства для подсчета частиц, взвешенных в жидкости», опубликовано 20 октября 1953 г. 
  56. ^ Lewpiriyawong N, Yang C (март 2012). "AC-диэлектрофоретическая характеристика и разделение субмикронных и микронных частиц с использованием боковых электродов AgPDMS". Biomicrofluidics . 6 (1): 12807–128079. doi :10.1063/1.3682049. PMC 3365326 . PMID  22662074. 
  57. ^ Gnyawali V, Strohm EM, Wang JZ, Tsai SS, Kolios MC (февраль 2019 г.). «Одновременная акустическая и фотоакустическая микрофлюидная проточная цитометрия для анализа без меток». Scientific Reports . 9 (1): 1585. Bibcode :2019NatSR...9.1585G. doi :10.1038/s41598-018-37771-5. PMC 6367457 . PMID  30733497. 
  58. ^ Weiss AC, Krüger K, Besford QA, Schlenk M, Kempe K, Förster S, Caruso F (январь 2019 г.). «In Situ Characterization of Protein Corona Formation on Silica Microparticles Using Confocal Laser Scanning Microscopy Combined with Microfluidics». ACS Applied Materials & Interfaces . 11 (2): 2459–2469. doi : 10.1021/acsami.8b14307. hdl : 11343/219876 . PMID  30600987. S2CID  58555221.
  59. ^ Муназ А, Шиддики МДж, Нгуен НТ (май 2018 г.). «Последние достижения и текущие проблемы в области микромагнитофруидики на основе магнитофореза». Биомикрофлюидика . 12 (3): 031501. doi :10.1063/1.5035388. PMC 6013300. PMID  29983837 . 
  60. ^ ab Dibaji S, Rezai P (2020-06-01). "Триплексная инерционно-магнито-упругая (TIME) 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. S2CID  213233645.
  61. ^ Alnaimat F, Dagher S, Mathew B, Hilal-Alnqbi A, Khashan S (ноябрь 2018 г.). «Магнетофорез на основе микрофлюидики: обзор». Chemical Record . 18 (11): 1596–1612. doi :10.1002/tcr.201800018. PMID  29888856. S2CID  47016122.
  62. ^ Unni M, Zhang J, George TJ, Segal MS, Fan ZH, Rinaldi C (март 2020 г.). «Инженерные магнитные наночастицы и их интеграция с микрофлюидикой для изоляции клеток». Journal of Colloid and Interface Science . 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». Biomedical Microdevices . 8 (4): 299–308. doi :10.1007/s10544-006-0033-0. PMID  17003962. S2CID  14534776.
  64. ^ ab Pamme N (январь 2006). «Магнетизм и микрофлюидика». Lab on a Chip . 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.). «Механизм изготовления и применения микрофлюидных систем для высокопроизводительного биомедицинского скрининга: обзор». Micromachines . 11 (3): 297. doi : 10.3390/mi11030297 . PMC 7143183 . PMID  32168977. 
  66. ^ Gao QH, Zhang WM, Zou HX, Li WB, Yan H, Peng ZK, Meng G (2019). «Манипуляция без меток с помощью магнито-Архимедова эффекта: основы, методология и приложения». Materials Horizons . 6 (7): 1359–1379. doi : 10.1039/C8MH01616J. ISSN  2051-6347. S2CID  133309954.
  67. ^ Акияма Y, Моришима K (2011-04-18). "Формирование агрегатов клеток без меток на основе магнито-Архимедова эффекта". Applied Physics Letters . 98 (16): 163702. Bibcode : 2011ApPhL..98p3702A. doi : 10.1063/1.3581883. ISSN  0003-6951.
  68. ^ Нгуен NT, Уэрли S (2006). Основы и применение микрофлюидики . Artech House .
  69. ^ DeMello AJ (июль 2006 г.). «Управление и обнаружение химических реакций в микрофлюидных системах». Nature . 442 (7101): 394–402. Bibcode :2006Natur.442..394D. doi :10.1038/nature05062. PMID  16871207. S2CID  4421580.
  70. ^ Pawell RS, Inglis DW, Barber TJ, Taylor RA (2013). «Производство и смачивание недорогих микрофлюидных устройств для разделения клеток». Biomicrofluidics . 7 (5): 56501. doi :10.1063/1.4821315. PMC 3785532 . PMID  24404077. 
  71. ^ Pawell RS, Taylor RA, Morris KV, Barber TJ (2015). «Автоматизация проверки микрофлюидных деталей». Микрофлюидика и нанофлюидика . 18 (4): 657–665. doi :10.1007/s10404-014-1464-1. S2CID  96793921.
  72. ^ Cheng JJ, Nicaise SM, Berggren KK, Gradečak S (январь 2016 г.). «Размерный пошив массивов нанопроволок, выращенных гидротермально». Nano Letters . 16 (1): 753–759. Bibcode : 2016NanoL..16..753C. doi : 10.1021/acs.nanolett.5b04625. PMID  26708095.
  73. ^ Herold KE (2009). Rasooly A (ред.). Технология Lab-on-a-Chip: Изготовление и микрофлюидика . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-46-2.
  74. ^ ab Herold KE (2009). Rasooly A (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 изоляции африканских трипаносом». Pathogens . 6 (4): 47. doi : 10.3390/pathogens6040047 . PMC 5750571 . PMID  28981471. 
  76. ^ Jing G, Polaczyk A, Oerther DB, Papautsky I (2007). «Разработка микрожидкостного биосенсора для обнаружения микобактерий окружающей среды». Датчики и приводы B: Химия . 123 (1): 614–621. Bibcode : 2007SeAcB.123..614J. doi : 10.1016/j.snb.2006.07.029.
  77. ^ ab Wang P, Robert L, Pelletier J, Dang WL, Taddei F, Wright A, Jun S (июнь 2010 г.). «Устойчивый рост Escherichia coli». Current Biology . 20 (12): 1099–1103. Bibcode :2010CBio...20.1099W. doi :10.1016/j.cub.2010.04.045. PMC 2902570 . PMID  20537537. 
  78. ^ Manbachi A, Shrivastava S, Cioffi M, Chung BG, Moretti M, Demirci U и др. (май 2008 г.). «Микроциркуляция в бороздчатых субстратах регулирует позиционирование клеток и стыковку клеток внутри микрожидкостных каналов». Lab on a Chip . 8 (5): 747–754. doi :10.1039/B718212K. PMC 2668874. PMID  18432345 . 
  79. ^ Yliperttula M, Chung BG, Navaladi A, Manbachi A, Urtti A (октябрь 2008 г.). «Высокопроизводительный скрининг клеточных реакций на биоматериалы». European Journal of Pharmaceutical Sciences . 35 (3): 151–160. doi :10.1016/j.ejps.2008.04.012. PMID  18586092.
  80. ^ Gilbert DF, Mofrad SA, Friedrich O, Wiest J (февраль 2019 г.). «Характеристики пролиферации клеток, культивируемых в периодических и статических условиях». Cytotechnology . 71 (1): 443–452. doi :10.1007/s10616-018-0263-z. PMC 6368509 . PMID  30515656. 
  81. ^ Chung BG, Manbachi A, Saadi W, Lin F, Jeon NL, Khademhosseini A (2007). «Генерирующее градиент микрофлюидное устройство для клеточной биологии». Journal of Visualized Experiments . 7 (7): 271. doi :10.3791/271. PMC 2565846. PMID 18989442  . 
  82. ^ ab Pelletier J, Halvorsen K, Ha BY, Paparcone R, Sandler SJ, Woldringh CL 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–E2656. Bibcode : 2012PNAS..109E2649P. doi : 10.1073/pnas.1208689109 . PMC 3479577. PMID  22984156 . 
  83. ^ Амир А, Бабаипур Ф, Макинтош ДБ, Нельсон ДР, Джун С (апрель 2014 г.). «Силы изгиба пластически деформируют растущие стенки бактериальных клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (16): 5778–5783. arXiv : 1305.5843 . Bibcode : 2014PNAS..111.5778A. doi : 10.1073/pnas.1317497111 . PMC 4000856. PMID  24711421 . 
  84. ^ ab Choi JW, Rosset S, Niklaus M, Adleman JR, Shea H, Psaltis D (март 2010 г.). «Трехмерное моделирование электродов в микрожидкостном канале с использованием имплантации ионов металлов». Lab on a Chip . 10 (6): 783–788. doi :10.1039/B917719A. PMID  20221568.
  85. ^ Йетисен АК, Цзян Л, Купер Дж. Р., Цинь И., Паланивелу Р., Зохар И. (май 2011 г.). «Микросистемный анализ для изучения руководства пыльцевой трубкой при воспроизводстве растений». J. Micromech. Microeng . 25 (5): 054018. Bibcode : 2011JMiMi..21e4018Y. doi : 10.1088/0960-1317/21/5/054018. S2CID  12989263.
  86. ^ Rawle, Robert J.; Boxer, Steven G.; Kasson, Peter M. (2016). «Отделение слияния вирусной мембраны от связывания рецептора с помощью синтетических ДНК-липидных конъюгатов». Biophysical Journal . 111 (1): 123–131. Bibcode :2016BpJ...111..123R. doi :10.1016/j.bpj.2016.05.048. PMC 4945621 . PMID  27410740. 
  87. ^ Fan H, Das C, Chen H (2009). «Двумерный электрофорез на 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.
  88. ^ Bontoux N, Dauphinot L, Potier 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.
  89. ^ Cady 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.
  90. ^ Keymer JE, Galajda P, Muldoon C, Park S, Austin RH (ноябрь 2006 г.). «Бактериальные метапопуляции в наноизготовленных ландшафтах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (46): 17290–17295. Bibcode : 2006PNAS..10317290K. doi : 10.1073 /pnas.0607971103 . PMC 1635019. PMID  17090676. 
  91. ^ Hochstetter A, Stellamanns E, Deshpande S, Uppaluri S, Engstler M, Pfohl T (апрель 2015 г.). «Анализ отдельных клеток на основе микрофлюидики выявляет изменения подвижности трипаносом, зависящие от лекарств» (PDF) . Lab on a Chip . 15 (8): 1961–1968. doi :10.1039/C5LC00124B. PMID  25756872.
  92. ^ Ахмед Т., Шимизу ТС., Стокер Р. (ноябрь 2010 г.). «Микрофлюидика для бактериального хемотаксиса». Интегративная биология . 2 (11–12): 604–629. doi :10.1039/C0IB00049C. hdl :1721.1/66851. PMID  20967322.
  93. ^ Seymour JR, Simó R, Ahmed T, Stocker R (июль 2010 г.). «Хемоаттрактация к диметилсульфониопропионату в морской микробной пищевой сети». Science . 329 (5989): 342–345. Bibcode :2010Sci...329..342S. doi :10.1126/science.1188418. PMID  20647471. S2CID  12511973.
  94. ^ Galajda P, Keymer J, Chaikin P, Austin R (декабрь 2007 г.). «Стена воронок концентрирует плавающие бактерии». Журнал бактериологии . 189 (23): 8704–8707. doi :10.1128/JB.01033-07. PMC 2168927. PMID 17890308  . 
  95. ^ Angelani L, Di Leonardo R, Ruocco G (январь 2009 г.). «Самозапускающиеся микромоторы в бактериальной ванне». Physical Review Letters . 102 (4): 048104. arXiv : 0812.2375 . Bibcode : 2009PhRvL.102d8104A. doi : 10.1103/PhysRevLett.102.048104. PMID  19257480. S2CID  33943502.
  96. ^ Ди Леонардо Р., Ангелани Л., Делл'арципрете Д., Руокко Г., Иебба В., Шиппа С. и др. (май 2010 г.). «Бактериальные храповые моторы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (21): 9541–9545. arXiv : 0910.2899 . Бибкод : 2010PNAS..107.9541D. дои : 10.1073/pnas.0910426107 . ПМК 2906854 . ПМИД  20457936. 
  97. ^ Соколов А., Аподака М.М., Гржибовски БА., Арансон И.С. (январь 2010 г.). «Плавающие бактерии приводят в действие микроскопические шестерни». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (3): 969–974. Bibcode : 2010PNAS..107..969S. doi : 10.1073/pnas.0913015107 . PMC 2824308. PMID  20080560 . 
  98. ^ Grilli S, Miccio L, Vespini V, Finizio A, De Nicola S, Ferraro P (май 2008 г.). «Массив жидких микролинз, активированный селективным электросмачиванием на подложках из ниобата лития». Optics Express . 16 (11): 8084–8093. Bibcode : 2008OExpr..16.8084G. doi : 10.1364/OE.16.008084 . PMID  18545521. S2CID  15923737.
  99. ^ Ферраро П., Миччио Л., Грилли С., Финицио А., Де Никола С., Веспини В. (2008). «Управление тонкими жидкими пленками для настраиваемых матриц микролинз». Новости оптики и фотоники . 19 (12):34. дои :10.1364/ОПН.19.12.000034.
  100. ^ Pégard NC, Toth ML, Driscoll M, Fleischer JW (декабрь 2014 г.). «Оптическая томография с поточным сканированием». Lab on a Chip . 14 (23): 4447–4450. doi :10.1039/C4LC00701H. PMC 5859944. PMID 25256716  . 
  101. ^ Pégard NC, Fleischer JW (2012). "3D микрофлюидная микроскопия с использованием наклонного канала". Биомедицинская оптика и 3-D визуализация . стр. BM4B.4. doi :10.1364/BIOMED.2012.BM4B.4. ISBN 978-1-55752-942-8.
  102. ^ Lu CH, Pégard NC, Fleischer JW (22 апреля 2013 г.). "Структурированное освещение на основе потока". Applied Physics Letters . 102 (16): 161115. Bibcode : 2013ApPhL.102p1115L. doi : 10.1063/1.4802091.
  103. ^ ab Кирсанов, Д.; Бабаин, В.; Агафонова-Мороз, М.; Лумпов, А.; Легин, А. (2012-03-01). «Сочетание оптической спектроскопии и хемометрических методов — возможный способ оперативного мониторинга переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ)». Radiochimica Acta . 100 (3): 185–188. doi :10.1524/ract.2012.1901. S2CID  101475605.
  104. ^ ab Nelson, Gilbert L.; Lackey, Hope E.; Bello, Job M.; Felmy, Heather M.; Bryan, Hannah B.; Lamadie, Fabrice; Bryan, Samuel A.; Lines, Amanda M. (2021-01-26). «Обеспечение обработки на микромасштабе: комбинированная спектроскопия Рамана и поглощения для микрофлюидного мониторинга в режиме реального времени». Аналитическая химия . 93 (3): 1643–1651. doi :10.1021/acs.analchem.0c04225. ISSN  0003-2700. OSTI  1783814. PMID  33337856. S2CID  229323758.
  105. ^ abcde Mattio, Elodie; Caleyron, Audrey; Miguirditchian, Manuel; Lines, Amanda M.; Bryan, Samuel A.; Lackey, Hope E.; Rodriguez-Ruiz, Isaac; Lamadie, Fabrice (май 2022 г.). «Микрофлюидные спектрофотометрические подходы in-situ для анализа актинидов в множественных окислительных состояниях». Прикладная спектроскопия . 76 (5): 580–589. Bibcode : 2022ApSpe..76..580M. doi : 10.1177/00037028211063916. ISSN  0003-7028. PMID  35108115. S2CID  246488502 – через Sage Journals.
  106. ^ ab Bryan, SA; Levitskaia, Tatiana G.; Johnsen, AM; Orton, CR; Peterson, JM (сентябрь 2011 г.). «Спектроскопический мониторинг потоков переработки отработанного ядерного топлива: оценка растворов отработанного топлива с помощью спектроскопии Рамана, видимого и ближнего инфракрасного диапазона». Radiochimica Acta . 99 (9): 563–572. doi :10.1524/ract.2011.1865. ISSN  0033-8230. S2CID  95632074.
  107. ^ Нельсон, Гилберт Л.; Лайнс, Аманда М.; Белло, Джоб М.; Брайан, Сэмюэл А. (2019-09-27). «Онлайн-мониторинг растворов в микрофлюидных чипах: одновременная спектроскопия Рамана и поглощения в УФ-видимом диапазоне». ACS Sensors . 4 (9): 2288–2295. doi :10.1021/acssensors.9b00736. ISSN  2379-3694. PMID  31434479. S2CID  201275176.
  108. ^ ab Родригес-Руис, Исаак; Ламади, Фабрис; Чартон, Софи (2018-02-20). "Измерения концентрации урана (VI) на чипе в микролитровом диапазоне в сильно расширенном диапазоне линейности поглощения в УФ–видимом диапазоне". Аналитическая химия . 90 (4): 2456–2460. doi :10.1021/acs.analchem.7b05162. ISSN  0003-2700. PMID  29327582.
  109. ^ Маттио, Элоди; Ламади, Фабрис; Родригес-Руис, Исаак; Кэмес, Беатрис; Чартон, Софи (2020-02-01). «Аналитические системы Photonic Lab-on-a-Chip для ядерных применений: оптические характеристики и характеристика материалов в УФ–Вид–ИК-диапазоне после химического воздействия и гамма-облучения». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 323 (2): 965–973. Bibcode : 2020JRNC..323..965M. doi : 10.1007/s10967-019-06992-x. ISSN  1588-2780. S2CID  209441127.
  110. ^ Kim JY, Cho SW, Kang DK, Edel JB, Chang SI, deMello AJ, O'Hare D (сентябрь 2012 г.). «Lab-chip HPLC с интегрированной микрофлюидикой на основе капель для разделения и высокочастотной компартментализации». Chemical Communications . 48 (73): 9144–9146. doi :10.1039/c2cc33774f. PMID  22871959.
  111. ^ Ochoa A, Álvarez-Bohórquez E, Castillero E, Olguin LF (май 2017 г.). «Обнаружение ингибиторов ферментов в сырых природных экстрактах с использованием микрофлюидики на основе капель, сопряженной с ВЭЖХ». Аналитическая химия . 89 (9): 4889–4896. doi :10.1021/acs.analchem.6b04988. PMID  28374582.
  112. ^ Gerhardt RF, Peretzki AJ, Piendl SK, Belder D (декабрь 2017 г.). «Бесшовное сочетание чипа высокого давления-ВЭЖХ и капельной микрофлюидики на интегрированном микрофлюидном стеклянном чипе». Аналитическая химия . 89 (23): 13030–13037. doi :10.1021/acs.analchem.7b04331. PMID  29096060.
  113. ^ Киллин К, Ин Х, Собек Д, Бреннен Р, Ван де Гор Т (октябрь 2003 г.). Чип-ЖХ/МС: ВЭЖХ-МС с использованием полимерной микрофлюидики (PDF) . 7-я Международная конференция по миниатюрным химическим и блочно-химическим аналитическим системам. Proc MicroTAS . Скво-Вэлли, Калфорний, США. стр. 481–484.
  114. ^ Vollmer M, Hörth P, Rozing G, Couté Y, Grimm R, Hochstrasser D, Sanchez JC (март 2006 г.). «Многомерная ВЭЖХ/МС ядрышкового протеома с использованием ВЭЖХ-чипа/МС». Journal of Separation Science . 29 (4): 499–509. doi :10.1002/jssc.200500334. PMID  16583688.
  115. ^ Reichmuth DS, Shepodd TJ, Kirby BJ (май 2005). «Микрочиповая ВЭЖХ пептидов и белков». Аналитическая химия . 77 (9): 2997–3000. doi :10.1021/ac048358r. PMID  15859622.
  116. ^ Хардуэн Дж., Дюшато М., Жубер-Карон Р., Карон М. (2006). «Полезность интегрированного микрофлюидного устройства (ВЭЖХ-чип-МС) для повышения уверенности в идентификации белков с помощью протеомики». Rapid Communications in Mass Spectrometry . 20 (21): 3236–3244. Bibcode : 2006RCMS...20.3236H. doi : 10.1002/rcm.2725. PMID  17016832.
  117. ^ Brennen RA, Yin H, Killeen KP (декабрь 2007 г.). «Формирование микрожидкостного градиента для нанопоточного чипа LC». Аналитическая химия . 79 (24): 9302–9309. doi :10.1021/ac0712805. PMID  17997523.
  118. ^ Zhu KY, Leung KW, Ting AK, Wong ZC, Ng WY, Choi RC ​​и др. (март 2012 г.). «Наножидкостная хроматография на основе микрофлюидного чипа в сочетании с тандемной масс-спектрометрией для определения наркотических веществ и метаболитов в волосах человека». Аналитическая и биоаналитическая химия . 402 (9): 2805–2815. doi :10.1007/s00216-012-5711-6. PMID  22281681. S2CID  7748546.
  119. ^ Polat AN, Kraiczek K, Heck AJ, Raijmakers R, Mohammed S (ноябрь 2012 г.). «Полностью автоматизированная изотопная диметиловая маркировка и обогащение фосфопептидов с использованием микрофлюидного фосфочипа HPLC». Аналитическая и биоаналитическая химия . 404 (8): 2507–2512. doi :10.1007/s00216-012-6395-7. PMID  22975804. S2CID  32545802.
  120. ^ Сантьяго Дж. Г. "Управление водой в топливных элементах PEM". Лаборатория микрофлюидики Стэнфорда . Архивировано из оригинала 28 июня 2008 г.
  121. ^ Tretkoff E (май 2005 г.). «Создание лучшего топливного элемента с использованием микрофлюидики». APS News . 14 (5): 3.
  122. ^ Аллен Дж. "Инициатива по топливным элементам в лаборатории микрофлюидики MnIT". Мичиганский технологический университет. Архивировано из оригинала 2008-03-05.
  123. ^ "Стратегия астробиологии НАСА, 2015" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2016-12-22.
  124. ^ Beebe DJ, Mensing GA, Walker GM (2002). «Физика и применение микрофлюидики в биологии». Annual Review of Biomedical Engineering . 4 : 261–286. doi :10.1146/annurev.bioeng.4.112601.125916. PMID  12117759.
  125. ^ Theberge AB, Courtois F, Schaerli Y, Fischlechner M, Abell C, Hollfelder F, Huck WT (август 2010 г.). «Микрокапли в микрофлюидике: развивающаяся платформа для открытий в химии и биологии» (PDF) . Angewandte Chemie . 49 (34): 5846–5868. doi :10.1002/anie.200906653. PMID  20572214. S2CID  18609389.
  126. ^ van Dinther AM, Schroën CG, Vergeldt FJ, van der Sman RG, Boom RM (май 2012 г.). «Поток суспензии в микрофлюидных устройствах — обзор экспериментальных методов, фокусирующихся на градиентах концентрации и скорости». Advances in Colloid and Interface Science . 173 : 23–34. doi :10.1016/j.cis.2012.02.003. PMID  22405541.
  127. ^ Mora MF, Greer F, Stockton AM, Bryant S, Willis PA (ноябрь 2011 г.). «К полной автоматизации микрофлюидики для внеземного [sic] анализа in situ». Аналитическая химия . 83 (22): 8636–8641. doi :10.1021/ac202095k. PMID  21972965.
  128. ^ Chiesl TN, Chu WK, Stockton AM, Amashukeli X, Grunthaner F, Mathies RA (апрель 2009 г.). «Усовершенствованный анализ аминов и аминокислот с использованием Pacific Blue и системы капиллярного электрофореза на микрочипах Mars Organic Analyzer». Аналитическая химия . 81 (7): 2537–2544. doi :10.1021/ac8023334. PMID  19245228.
  129. ^ Kaiser RI, Stockton AM, Kim YS, Jensen EC, Mathies RA (2013). «О формировании дипептидов в межзвездных модельных льдах». The Astrophysical Journal . 765 (2): 111. Bibcode : 2013ApJ...765..111K. doi : 10.1088/0004-637X/765/2/111 . ISSN  0004-637X. S2CID  45120615.
  130. ^ Stockton AM, Tjin CC, Chiesl TN, Mathies RA (июль 2011 г.). «Анализ углеродистых биомаркеров с помощью системы капиллярного электрофореза на микрочипе Mars Organic Analyzer: карбоновые кислоты». Astrobiology . 11 (6): 519–528. Bibcode :2011AsBio..11..519S. doi :10.1089/ast.2011.0634. PMID  21790324.
  131. ^ Stockton AM, Tjin CC, Huang GL, Benhabib M, Chiesl TN, Mathies RA (ноябрь 2010 г.). «Анализ углеродистых биомаркеров с помощью системы капиллярного электрофореза на микрочипе Mars Organic Analyzer: альдегиды и кетоны». Электрофорез . 31 (22): 3642–3649. doi :10.1002/elps.201000424. PMID  20967779. S2CID  34503284.
  132. ^ Mora MF, Stockton AM, Willis PA (2015). «Анализ тиолов с помощью микрочипового капиллярного электрофореза для планетарных исследований in situ». Протоколы микрочипового капиллярного электрофореза . Методы в молекулярной биологии. Т. 1274. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Humana Press. С. 43–52. doi :10.1007/978-1-4939-2353-3_4. ISBN 9781493923526. PMID  25673481.
  133. ^ Боуден СА, Уилсон Р, Тейлор С, Купер ДжМ, Парнелл Дж (январь 2007 г.). «Извлечение внутрикристаллических биомаркеров и других органических соединений из сульфатных минералов с использованием микрофлюидного формата – исследование возможности дистанционного обнаружения ископаемых остатков с использованием микрофлюидной H-клетки». Международный журнал астробиологии . 6 (1): 27–36. Bibcode : 2007IJAsB...6...27B. doi : 10.1017/S147355040600351X. ISSN  1475-3006. S2CID  123048038.
  134. ^ abc Нитираджан, Суреш; Кобаяши, Исао; Накадзима, Мицутоши; Ву, Дэн; Нандагопал, Сараванан; Лин, Фрэнсис (2011). «Микрофлюидика для пищевой, сельскохозяйственной и биосистемной промышленности». Лаборатория на чипе . 11 (9): 1574–1586. дои : 10.1039/c0lc00230e. ISSN  1473-0197. ПМИД  21431239.
  135. ^ Верма, Киран; Тарафдар, Айон; Бадгуджар, Прарабд К. (январь 2021 г.). «Микрофлюидика помогла субмикронной суспензии куркумина на основе трагакантовой камеди и ее характеристике». ЛВТ . 135 : 110269. doi : 10.1016/j.lwt.2020.110269. ISSN  0023-6438. S2CID  224875232.
  136. ^ Сяо, Чинг-Джу; Линь, Цзюй-Фен; Вэнь, Синь-И; Линь, Ю-Мэй; Ян, Чи-Хуэй; Хуан, Кенг-Шян; Шоу, Цзэй-Фу (2020-02-15). "Повышение стабильности хлорофилла с использованием инкапсулированных хлорофиллом поликапролактоновых микрочастиц на основе микрофлюидики капель". Пищевая химия . 306 : 125300. doi : 10.1016/j.foodchem.2019.125300. ISSN  0308-8146. PMID  31562927. S2CID  201219877.
  137. ^ Хе, Шан; Джозеф, Никита; Фэн, Шилун; Джеллико, Мэтт; Растон, Колин Л. (2020). «Применение микрофлюидной технологии в пищевой промышленности». Food & Function . 11 (7): 5726–5737. doi :10.1039/d0fo01278e. ISSN  2042-6496. PMID  32584365. S2CID  220059922.
  138. ^ ab Hinderink, Emma BA; Kaade, Wael; Sagis, Leonard; Schroën, Karin; Berton-Carabin, Claire C. (2020-05-01). "Микрофлюидное исследование восприимчивости к коалесценции эмульсий, стабилизированных гороховым белком: влияние уровня окисления белка". Пищевые гидроколлоиды . 102 : 105610. doi : 10.1016/j.foodhyd.2019.105610 . ISSN  0268-005X. S2CID  212935489.
  139. ^ Чжан, Цзя; Сюй, Вэньхуа; Сюй, Фэнин; Лу, Ванван; Ху, Лююнь; Чжоу, Цзяньлинь; Чжан, Чен; Цзян, Чжо (февраль 2021 г.). «Формирование микрофлюидных капель в прямоточных устройствах, изготовленных с помощью микро3D-печати». Журнал пищевой инженерии . 290 : 110212. doi : 10.1016/j.jfoodeng.2020.110212. ISSN  0260-8774. S2CID  224841971.
  140. ^ ab Harmon JB, Gray HK, Young CC, Schwab KJ (2020) Применение микрожидкостных капель для бактериального надзора в промывочных водах свежесрезанных продуктов. PLoS ONE 15(6): e0233239. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0233239
  141. ^ ab Трофимчук, Эван; Ху, Яси; Нилгаз, Азаде; Хуа, Марти З.; Сан, Селина; Лу, Сяонань (2020-06-30). "Разработка бумажного микрофлюидного устройства для определения нитрита в мясе". Пищевая химия . 316 : 126396. doi : 10.1016/j.foodchem.2020.126396. ISSN  0308-8146. PMID  32066068. S2CID  211160645.
  142. ^ Ко, Цзянь-Сюань; Лю, Чан-Чиунг; Чэнь, Куань-Хонг; Шеу, Фу; Фу, Лунг-Мин; Чэнь, Сы-Джуй (2021-05-30). "Микрофлюидная колориметрическая система анализа для обнаружения бензоата натрия в пищевых продуктах". Пищевая химия . 345 : 128773. doi : 10.1016/j.foodchem.2020.128773. ISSN  0308-8146. PMID  33302108. S2CID  228100279.
  143. ^ Трофимчук, Эван; Нилгаз, Азаде; Сан, Селина; Лу, Сяонань (2020). «Определение остатков норфлоксацина в пищевых продуктах с использованием эффекта кофейного кольца и сопряжения бумажных микрофлюидных устройств с обнаружением на основе смартфона». Журнал пищевой науки . 85 (3): 736–743. doi :10.1111/1750-3841.15039. ISSN  1750-3841. PMID  32017096. S2CID  211023292.
  144. ^ ab Hajji I, Serra M, Geremie L, Ferrante I, Renault R, Viovy JL, Descroix S, Ferraro D (2020). "Платформа микрожидкости капель для быстрого и непрерывного анализа ОТ-ПЦР, посвященная применению диагностики рака". Датчики и приводы B: Химия . 303 : 127171. Bibcode : 2020SeAcB.30327171H. doi : 10.1016/j.snb.2019.127171. S2CID  208705450.
  145. ^ Macosko EZ, Basu A, Satija R, Nemesh J, Shekhar K, Goldman M и др. (май 2015 г.). «Высокопараллельное профилирование экспрессии генома в отдельных клетках с использованием капель Nanoliter». Cell . 161 (5): 1202–1214. doi :10.1016/j.cell.2015.05.002. PMC 4481139 . PMID  26000488. 
  146. ^ Liu P, Liang H, Xue L, Yang C, Liu Y, Zhou K, Jiang X (июль 2012 г.). «Потенциальное клиническое значение анализа мутаций KRAS на основе плазмы с использованием метода генотипирования зонда COLD-PCR/TaqMan(®) -MGB». Experimental and Therapeutic Medicine . 4 (1): 109–112. doi :10.3892/etm.2012.566. PMC 3460285 . PMID  23060932. 
  147. ^ Manak MS, Varsanik JS, Hogan BJ, Whitfield MJ, Su WR, Joshi N и др. (октябрь 2018 г.). «Микрофлюидный анализ фенотипических биомаркеров живых клеток для стратификации риска онкологических больных с помощью машинного обучения». Nature Biomedical Engineering . 2 (10): 761–772. doi :10.1038/s41551-018-0285-z. PMC 6407716 . PMID  30854249. 
  148. ^ Karabacak NM, Spuhler PS, Fachin F, Lim EJ, Pai V, Ozkumur E и др. (март 2014 г.). «Микрожидкостная, безмаркерная изоляция циркулирующих опухолевых клеток из образцов крови». Nature Protocols . 9 (3): 694–710. doi :10.1038/nprot.2014.044. PMC 4179254 . PMID  24577360. 
  149. ^ Варбург О., Винд Ф., Негелейн Э. (март 1927 г.). «Метаболизм опухолей в организме». Журнал общей физиологии . 8 (6): 519–530. doi :10.1085/jgp.8.6.519. PMC 2140820. PMID 19872213  . 
  150. ^ Gascoyne PR, Noshari J, Anderson TJ, Becker FF (апрель 2009 г.). «Выделение редких клеток из клеточных смесей методом диэлектрофореза». Электрофорез . 30 (8): 1388–1398. doi :10.1002/elps.200800373. PMC 3754902. PMID  19306266 . 
  151. ^ Yu M, Bardia A, Aceto N, Bersani F, Madden MW, Donaldson MC и др. (Июль 2014 г.). «Терапия рака. Культивирование ex vivo циркулирующих клеток опухоли молочной железы для индивидуального тестирования восприимчивости к лекарственным препаратам». Science . 345 (6193): 216–220. Bibcode :2014Sci...345..216Y. doi :10.1126/science.1253533. PMC 4358808 . PMID  25013076. 
  152. ^ Liang LG, Kong MQ, Zhou S, Sheng YF, Wang P, Yu T и др. (апрель 2017 г.). «Интегрированное микрофлюидное устройство с двойной фильтрацией для изоляции, обогащения и количественной оценки мочевых внеклеточных везикул для обнаружения рака мочевого пузыря». Scientific Reports . 7 (1): 46224. Bibcode :2017NatSR...746224L. doi :10.1038/srep46224. PMC 5402302 . PMID  28436447. 
  153. ^ Mathew DG, Beekman P, Lemay SG, Zuilhof H, Le Gac S, van der Wiel WG (февраль 2020 г.). «Электрохимическое обнаружение внеклеточных везикул, полученных из опухолей, на наноэлектродах с межпальцевыми соединениями». Nano Letters . 20 (2): 820–828. Bibcode : 2020NanoL..20..820M. doi : 10.1021/acs.nanolett.9b02741. PMC 7020140. PMID  31536360. 
  154. ^ Liu Z, Lee Y, Jang JH, Li Y, Han X, Yokoi K и др. (сентябрь 2015 г.). «Микрофлюидный цитометрический анализ транспортабельности и инвазивности раковых клеток». Scientific Reports . 5 (1): 14272. Bibcode :2015NatSR...514272L. doi :10.1038/srep14272. PMC 4585905 . PMID  26404901. 
  155. ^ Eduati F, Utharala R, Madhavan D, Neumann UP, Longerich T, Cramer T и др. (июнь 2018 г.). «Платформа микрофлюидики для комбинаторного скрининга лекарств на биопсиях раковых клеток». Nature Communications . 9 (1): 2434. Bibcode :2018NatCo...9.2434E. doi :10.1038/s41467-018-04919-w. PMC 6015045 . PMID  29934552. 
  156. ^ Stevens MM, Maire CL, Chou N, Murakami MA, Knoff DS, Kikuchi Y и др. (ноябрь 2016 г.). «Чувствительность к лекарствам отдельных раковых клеток предсказывается изменениями в скорости накопления массы». Nature Biotechnology . 34 (11): 1161–1167. doi :10.1038/nbt.3697. PMC 5142231 . PMID  27723727. 
  157. ^ ab Sart S, Tomasi RF, Amselem G, Baroud CN (сентябрь 2017 г.). «Многомасштабная цитометрия и регулирование 3D-клеточных культур на чипе». Nature Communications . 8 (1): 469. Bibcode :2017NatCo...8..469S. doi :10.1038/s41467-017-00475-x. PMC 5589863 . PMID  28883466. 
  158. ^ Grosselin K, Durand A, Marsolier J, Poitou A, Marangoni E, Nemati F и др. (июнь 2019 г.). «Высокопроизводительный одноклеточный ChIP-seq определяет гетерогенность состояний хроматина при раке молочной железы». Nature Genetics . 51 (6): 1060–1066. doi :10.1038/s41588-019-0424-9. PMID  31152164. S2CID  171094979.
  159. ^ Фань, Чжунхуэй Х.; Харрисон, Д. Джед. (1994-01-01). «Микрообработка инжекторов и сепараторов капиллярного электрофореза на стеклянных чипах и оценка потока в пересечениях капилляров». Аналитическая химия . 66 (1): 177–184. doi :10.1021/ac00073a029. ISSN  0003-2700.

Дальнейшее чтение

Обзорные статьи

Книги

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Микрофлюидика» .

Образование

В Wikibooks есть книга по теме: Микрофлюидика
В Scholia есть тематический профиль по теме «Микрофлюидика» .