一、微流控芯片分析系统的最新研究进展（论文文献综述）
赵淼,包永睿,王帅,李天娇,孟宪生[1]（2022）在《微流控芯片及其在肿瘤研究中的应用进展》文中指出微流控芯片具有微型化、集成化、效率高、试剂消耗量小等特点,在细胞水平药物筛选及仿生器官方面的研究取得了一系列成果。本文着重介绍了微流控芯片的加工材料和制作技术,以及在肿瘤研究领域的应用和最新研究进展,并提出了微流控芯片领域存在的问题及解决问题的方法。
周钱,郭茂泽,郑青松,高兵兵[2]（2022）在《医用微流控芯片研究进展》文中认为近年来,随着社会经济的飞速发展,新型科学技术层出不穷,微流控芯片因具有试剂消耗量少、能耗低、反应速度快、高通量化、液体自驱等独特优势,已经发展成为集生化、医学、电子、材料及其交叉学科的研究热点.微流控技术（microfluidics）是在微电机加工系统（MEMS）技术基础上发展而来的,是在微米级微管中精确操纵微量流体的技术手段.随着柔性材料（纸、光子晶体膜）和复杂加工工艺（飞秒激光、双光子3D打印等）的不断发展,微流控芯片已走向多功能高度集成的技术革新路线.其发展日新月异,目前有关微流控芯片的综述性报道层出不穷,但是对最新的微流控芯片特别是在医学领域中的应用仍然较少.本文对微流控芯片在医学领域的应用进行了全面而深入的总结,主要综述了微流控芯片制备的前沿方法、检测手段以及在医学领域的相关应用,并展望了微流控芯片面临的主要挑战和未来发展方向.
张芳娟,刘海兵,高梦琪,王德富,牛颜冰,申少斐[3]（2021）在《浓度梯度微流控芯片在药物筛选中的应用》文中研究指明微流控芯片技术作为21世纪极具代表性的微型分析平台技术之一,以其试剂消耗低、分析微型化、可集成化、易于控制、自动化和良好的生物相容性等优点而成为研究热点,在生物、医学、食品和环境等多个领域都有杰出表现,尤其是药物筛选领域。其中备受关注的浓度梯度微流控芯片更是取得了显着成果。本文综述了近年来用于药物筛选的浓度梯度纸基芯片、浓度梯度水凝胶芯片、浓度梯度液滴芯片、浓度梯度聚二甲基硅氧烷（PDMS）芯片的研究进展;同时对浓度梯度微流控芯片在单细胞分析、组合药物筛选、三维（3D）细胞培养和细胞微环境模拟等方面的应用及优缺点进行了阐述,并在此基础上对其发展前景进行了展望。
范昭璇[4]（2021）在《喷墨打印技术与微流控技术的液滴生成及应用》文中研究指明液滴对生物和化学应用而言,是一种重要的技术工具。然而,从技术层面来看,液滴的生成仍然是一个巨大的挑战。因此,开发快速,便捷和高通量的液滴生成技术是非常必要的。微流控技术作为液滴生成的主流平台,已被广泛应用于各种领域。但其复杂的制作过程,高额的加工费用及对周围环境的苛刻要求限制了其广泛应用。近年来,喷墨打印技术因其简单、灵活、性价比高的特点被越来越多的科研人员采用。在本文中,我们采用了喷墨打印技术和微流控技术来生成微液滴,并将生成的液滴应用于材料合成和核酸检测。包括:（1）基于喷墨打印的超小MnO2纳米片合成用于检测谷胱甘肽。（2）基于喷墨打印的液滴数字LAMP检测人乳头瘤病毒16型。（3）基于微流控技术的液滴数字PCR检测循环肿瘤DNA。主要内容如下:（1）小尺寸的二氧化锰（MnO2）纳米片可以胜任传感应用,但其合成一般采用模板法或合成方式复杂。喷墨打印技术由于其稳定性、灵活性、经济性等优点,提供了一种通用的打印工具。本工作提出了一种喷墨打印方法生成液滴,并在液滴内快速合成超小型MnO2纳米片的方法。结果表明了喷墨打印法合成MnO2纳米片的可行性,并具有体积小、操作简便等优点。此外,在谷胱甘肽（GSH）的检测中,超小型MnO2纳米片的检测限（LOD）为0.26 μM,比典型的MnO2纳米片的灵敏度高40%左右。我们建立了一种喷墨打印方法,无需复杂的制造工艺,在短时间内获得了超小MnO2纳米片的方法。所提出的喷墨打印方法将促进超小MnO2纳米片在各个领域的应用前景,这种简便的方法可能为超小或超细纳米材料的合成开辟新的途径。（2）鉴于全球女性对健康的认识不断提高,以及最近宫颈癌疫苗的推出,预计HPV检测的采用率将提高。技术层面的进步推动了快速,廉价的HPV检测诊断工具的开发。然而,很少有研究使用喷墨打印和微流控结合的分子检测方法。这项工作中,我们开发了一种方法,将喷墨打印与微流控技术结合,以低成本且实用的形式执行液滴数字LAMP用于HPV16的检测。喷墨打印技术,一种简单的方法,可产生从皮升到纳升的可控制体积的单分散液滴。微流控芯片作为喷墨打印系统的液滴收集室,用于LAMP反应。我们相信,这种简单且低成本的液滴数字LAMP方法为快速定量其他HPV亚型提供了巨大的机会,并可以推广到细菌等其他病原体。（3）近年来微流控技术快速发展,并被用于开发分子诊断平台,其中数字PCR是目前最灵敏的核酸定量检测方法之一。在此,我们将微流控技术与液滴数字PCR（ddPCR）结合在一个一体化的集成微流控芯片上,该一体化的集成微流控芯片能够以流线的形式进行液滴产生、液滴孵育和结果检测三个步骤。该芯片采用流动聚焦几何设计,可以快速地产生直径为～30 μm的液滴,并能够在芯片内执行PCR反应。该方法已成功应用于量化循环肿瘤DNA（ctDNA）KRAS G13D,但它可以进一步扩展到任何其他癌症生物标志物。该一体化的集成微流控芯片价格低廉,使用方便,是一种很有应用前景的分子诊断工具。我们推测这个一体化的集成微流控芯片可以进一步扩展到POCT（point-of-care-test）相关应用,特别是在资源有限的地区。
梁韬[5]（2021）在《结合微流控的光寻址电位传感器及其检测细胞和类器官的应用研究》文中指出细胞代谢是生命最基本的特征之一,是生命活动中普遍存在的生理过程,对细胞的生理状态和功能的研究具有重要意义。细胞代谢与环境中的多种离子有关,例如细胞通过糖酵解和呼吸作用会产生能量,并排出酸性产物,引起胞外环境的p H值降低;Na+和K+可以维持细胞的渗透压和静息电位;Ca2+作为第二信使,起着传递胞内信号的作用。因此,可以通过检测离子来反映细胞的代谢状态。在诸多离子传感器中,光寻址电位传感器（Light-addressable potentiometric sensor,LAPS）由于其高灵敏、光寻址的优势,在生化检测领域发挥着重要的作用。LAPS是一种结合光和电的场效应半导体生化传感器,由于其检测区域可以灵活定义,结构简单,灵敏度高,易与微流控芯片结合,已经被广泛用于生化检测领域中。本论文的研究工作以传感器芯片加工、传感检测单元封装、微流控器件制作、敏感材料制备与修饰、光路与电路设计,以及上位机软件编写为基础,构建了多种不同类型的LAPS传感器及其检测系统,并用于细胞酸化检测、细菌糖代谢检测、培养基多离子检测和类器官阻抗图像检测,拓展了LAPS传感器系统在生化检测领域的功能应用。论文的主要创新性工作如下:1.提出并设计了结合微流体腔的新型LAPS传感器及检测系统,解决了传统微生理计结构复杂、无法光学观察的问题,初步实现了细胞外酸化率的实时检测本工作将聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）微腔与LAPS结合,构建了一个结构简单,灵敏,非侵入式的微流控LAPS检测系统,初步实现了细胞外酸化率的实时检测。培养基和药物可自动输送至细胞微腔,仅需数十微升的样品量即可进行检测。PDMS微腔可用于细胞培养,并可以通过光学显微镜直接观察细胞状态。制作的微流控除泡器可排除流路中的气泡干扰。使用人肝癌细胞Hep G2进行胞外酸化率的检测,并分别添加额外的葡萄糖和广谱抗癌药物阿霉素来验证其对细胞代谢的影响。该传感器系统使用简单的结构实现了传统微生理计的功能,解决了其检测单元结构过于复杂,无法进行光学观察的问题,提供了一个可用于细胞代谢检测和药效评估的新平台。2.提出并设计制作了基于多孔膜微流体腔的LAPS传感器,解决了在微流体环境中难以检测不贴壁的细菌的问题,初步实现了对乳酸菌糖代谢的实时检测本工作将LAPS的生化检测功能从细胞代谢拓展至细菌代谢,并首次使用微流控LAPS系统来检测不贴壁的菌类。使用Transwell器件构建了细菌检测微腔,其中聚碳酸酯微孔膜可以保护菌液不被流体冲走,且不影响腔内的溶液交换;使用O圈来维持检测腔的高度,同时将细菌限制在有效检测区域内。设计加工了减薄的LAPS芯片和3D打印固定架来实现背面照光,排除了浑浊的菌液对光照的干扰。使用不同浓度的溶液对传感器灵敏度和多孔膜微腔的溶液交换能力进行了验证。将鼠李糖乳杆菌作为检测目标,并使用不同浓度的葡萄糖和代糖来验证其对鼠李糖乳杆菌代谢的影响。该传感器系统解决了在流体环境中难以检测非贴壁目标的问题,提供了一个可用于菌类代谢检测的微流控检测平台。3.提出了基于全固态硅橡胶膜的多参数离子敏LAPS传感器检测系统的设计方法,初步实现了对细胞外环境中的钠、钾、钙、氢四种离子的同时检测本工作将LAPS的生化检测功能从单一的氢离子检测拓展至多离子检测。这是首次将硅橡胶离子敏感膜与LAPS传感器进行结合,搭建了多参数离子敏LAPS（ISLAPS）检测系统,使用单通道的检测仪器硬件实现了钙钠钾氢四种离子的同时检测,只需增加离子敏感膜芯片即可拓展离子检测功能。在传感器芯片表面预先修饰了导电聚合物内层来抑制水层的形成,使用旋涂法确保了修饰的敏感膜的均匀性。借助数据采集卡和位移平台,调制光依次照射四个检测位点,可在1分钟内完成对四种离子的检测。对四种敏感膜的性能进行测定后,通过对细胞培养基实际样品的分析来验证多参数ISLAPS检测系统的功能,并与其他同类研究进行了比较。该传感器系统解决了传统离子传感器检测目标单一的问题,提供了一个多参数的离子检测平台。4.提出了一种基于超薄硅层LAPS传感器的高分辨率成像系统的设计制作方法,初步解决了传统光学图像信息单一的问题,实现了对类器官的阻抗图像检测本工作将LAPS的生化检测功能拓展至类器官水平,基于LAPS具有的光寻址特点,将一维浓度信息拓展至二维阻抗图像。通过设计加工新型的超薄硅层SOG（Silicon on glass）-LAPS芯片,搭建了高分辨率激光扫描成像系统。使用采集卡和自制电路模块代替了体积巨大的恒电位仪和锁相放大器仪器;搭建了激光聚焦光路,将光斑聚焦至400μm以下;采用新式的激光扫描路径,更快速地获取了高分辨率图像;通过自行编写的Lab VIEW软件,实现了扫描图像的实时显示。使用PDMS圆环获取了传感器的成像分辨率。使用小鼠嗅上皮类器官来进行扫描成像实验,并通过Triton X-100来验证该传感器系统检测类器官阻抗图像的功能。该传感器系统有效改善了LPAS的图像分辨率,初步解决了传统光学图像信息单一的问题,为类器官的检测和药效评估提供了一个新的平台。
徐明鑫[6]（2021）在《基于微流控芯片技术的循环肿瘤细胞分离装置的构建及其在肺癌中的临床应用》文中提出背景和目的:恶性肿瘤是严重危害人类健康的一种慢性疾病。最新数据显示,近十年间,全球新增恶性肿瘤病例人数不断攀升。肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,近年来,尽管控烟措施的加强和低剂量电子计算机断层扫描（Computed tomography,CT）筛查的推广已经有效降低了肺癌发生率,但其死亡率仍在所有恶性肿瘤中高居榜首,防控形势不容乐观。起病隐匿和早期转移是肺癌的两大特征,由于目前临床常用的诊断技术对于肺癌的早期诊断和转移监测等方面存在一定的局限性,患者确诊时往往已经错过最佳诊疗时机。因此,如何早期诊断肺癌,早期发现并控制转移是临床亟待解决的问题。液体活检是新兴的肿瘤诊断技术,与传统检测手段相比具有创伤性小、取样便捷、可实时动态检测等优势,在肿瘤早期筛查、分子分型、复发监测和预后评估等方面起到重要作用。循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells,CTC）是液体活检中最成熟的生物标志物之一,但由于数量稀少,检测难度大,导致临床应用受限。近年来,微流控芯片技术的成熟带动了CTC检测领域的革新。因此,本研究构建了用于CTC检测和单细胞分选的集成芯片平台,并进行了初步的临床应用。首先,我们通过肺癌细胞系和临床患者血液样本的CTC分选验证了装置的检测效能和可靠性。其次,我们利用该装置进行了肺癌患者的外周血CTC检测,并分析了检测结果与患者的病理类型、分期、转移以及病情之间的关系。最后,我们选取了1例代表性肺癌患者和1例胃癌肺转移患者进行了CTC单细胞分选和DNA测序分析,从单细胞水平阐述了肿瘤异质性,比较了液体活检样本与组织样本之间基因表达变化的异同,发现了肺癌中新的基因突变,并初步筛选了与胃癌肺转移相关的基因HGF、QKI和RARA。本研究构建的CTC检测和单细胞分选芯片平台有望成为CTC临床检测和实验室研究的有力工具,患者来源的CTC单细胞分析也为明确肿瘤发生、发展和转移的机制提供了方向。研究方法:1.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的构建本研究构建了两个基于微流控芯片技术的集成化CTC分离装置。第一个是用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置,包括三部分。第一部分是基于确定性侧向位移（Deterministic lateral displacement,DLD）和磁场负性纯化的CTC分选平台;第二部分是基于免疫亲和的CTC鉴定平台;第三部分是基于毛细管的手动单细胞分选平台。第二个是基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置,包括两部分。第一部分是基于微孔阵列滤膜的CTC过滤系统;第二部分是基于磁场负性分选芯片的CTC纯化系统。2.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的效能验证本研究从肺癌细胞系模拟CTC检测和临床患者血液样本CTC检测两方面验证了两个装置的效能。肺癌细胞系模拟CTC实验:将稳定转染绿色荧光蛋白的肺癌细胞系PC9分别以不同浓度（101-104/ml）加入健康志愿者外周静脉血样本中模拟CTC,分别经两个装置处理后,计算各自的检测效率、纯度等参数,从而评价装置的分选效率、分选纯度和白细胞清除能力。临床患者血液样本CTC检测实验:收集肿瘤患者和非肿瘤对照患者外周血,利用装置进行CTC检测,并结合患者病情分析检测结果,从而评估装置的可靠性。3.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的临床应用分析106例患者,包括76例肿瘤患者和30例非肿瘤患者外周血的CTC检测结果,结合病历资料分析CTC检出率及数目与患者病理类型、转移、分期以及病情之间的关系。4.单细胞分选及高通量测序分析选取1例代表性肺癌患者和1例胃癌肺转移患者进行外周血单个CTC分选和单细胞DNA测序分析,同时收集患者匹配的原发肿瘤组织及胸腔积液来源的肿瘤细胞进行测序和联合分析,鉴定不同样本中的基因突变,比较CTC单细胞和组织或其他体液来源样本基因表达变化的异同,筛选可能与肺癌发生和转移相关的基因。结果:1.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的构建本研究构建了两个基于微流控芯片技术的CTC分离装置。第一个是用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置,包括三部分。第一部分是基于DLD和磁场负性纯化的CTC分选芯片;第二部分是基于免疫亲和的CTC鉴定芯片,在此芯片中进行捕获CTC和混杂白细胞的免疫荧光染色鉴定;第三部分是单细胞分离芯片,在倒置荧光显微镜的辅助下,可通过毛细玻璃管进行单个CTC的手动分离。第二个是基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置,由两部分组成。第一部分是基于微孔阵列滤膜的过滤系统,可在无需施加任何外力的情况下对未处理全血样本进行高通量过滤和CTC分离;第二部分沿用第一个装置中的磁场负性纯化芯片,进一步去除过滤后收集液中的残余白细胞,纯化后的样本可转移至其他平台进行免疫荧光染色鉴定或单细胞分选。2.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的效能验证为进行装置的效能验证,我们首先将表达绿色荧光蛋白的PC9-GFP细胞系以4个不同浓度加入健康志愿者外周静脉血样本中模拟CTC,并设置未加入肿瘤细胞的阴性对照组,分别经两个装置处理。检测结果表明,第一个装置的单细胞分离效率可达90%以上,单细胞分离纯度也接近90%。第二个装置的CTC分选效率约为85%,CTC检测纯度为60.4%,阴性对照组均未检出CTC。然后,我们分别进行了临床患者的外周血CTC检测。我们用第一个装置检测了20例肿瘤患者治疗前后的外周血标本,入组时CTC检出率为75%,治疗后CTC数量的变化与治疗反应相一致。第二个装置检测了16例肺癌患者和4例非肿瘤患者的血液样本,16例肺癌患者的CTC检出率为87.5%,4例非肿瘤患者均未见CTC,排除了结果的假阳性。3.基于微流控芯片技术的CTC分离装置的临床应用我们对106例患者外周血CTC检测结果进行了分析,并探究了CTC检测结果与肿瘤分期、转移和病情的关系。76例肿瘤患者中有50例CTC检测为阳性,检出率为65.8%,30例非肿瘤患者中有2例为假阳性,其余均为阴性。不同病理类型和分期患者的CTC检测结果没有明显差异。有转移患者的CTC阳性检出率略高于无转移患者,但差异没有统计学意义。此外,CTC检测结果与患者病情相关,病情稳定或缓解的患者,CTC检测常为阴性或CTC数量随治疗而减少。病情进展或复发的患者,CTC检测常为阳性或CTC数量增多。4.单细胞分选及高通量测序分析为深入探究肿瘤转移机制,我们对1例代表性肺癌患者和1例胃癌肺转移患者进行了外周血单个CTC分离,并与匹配的原发组织或胸腔积液来源的肿瘤细胞同时进行了DNA测序和比较分析。我们在单细胞水平上描绘了肿瘤的异质性,发现了6个新的肺癌基因突变,证实了CTC与组织之间基因表达的一致性,还筛选出了3个可能与胃癌肺转移相关且具有预后意义的高频突变基因HGF、QKI和RARA。结论:1.基于微流控芯片技术构建了两个多原理联合的集成化CTC分选平台,可实现高通量、低损伤的CTC分选和高效、高纯度的单细胞分离。2.通过肺癌细胞系和临床患者外周血CTC检测证实了两个装置的检测效能和可靠性。3.通过分析肺癌患者外周血CTC检测结果证实不同病理类型、分期和转移情况的肺癌患者之间CTC检测结果没有明显差异,但CTC存在与否及其数目变化可以反映患者病情和治疗效果。4.通过患者来源的单个CTC分选和单细胞测序证实了液体活检与组织的一致性,筛选出可能与肺癌发生和胃癌肺转移相关的基因。
赵俊[7]（2020）在《微流控数字等温扩增技术研究及其在肝癌miRNA检测的应用》文中研究表明肝癌被誉为“癌中之王”,是最常见的恶性肿瘤之一。中国每年新发肝癌患者约占全球一半以上,死亡率在所有恶性肿瘤中位列第二位,严重威胁人民的生命和健康。肝癌起病非常隐匿,早期无明显症状。约80%的肝癌患者首诊就已进入中晚期,5年生存率几乎为零,而早期肝癌患者经过治疗,5年生存率可达60%以上。因此,早诊早治是对抗肝癌的重要手段。甲胎蛋白（Alpha fetoprotein,AFP）作为一种血清标志物,是诊断肝癌的常用指标。然而,AFP检测的灵敏度较低,仅有60%～70%的早期肝癌患者AFP值呈阳性。同时,常规的影像学检查,如B超和CT难以发现肿瘤直径小于2 cm或密度近似肝实质的早期肝癌。因此,早期肝癌诊断仍面临较高的假阴性率及漏诊率。随着科学的发展和进步,以液体活检（Liquid biopsy）这种侵入式小、灵敏度高的肿瘤诊断技术应运而生。其中,循环miRNA分子标志物检测已被写入2019版《原发性肝癌诊疗规范》,并被纳入肝癌早期检测和诊断临床应用。然而,miRNA是一类长度较短的RNA单链分子,且学术界尚未确定一种合适的miRNA内源性参照基因,极大地影响了其定量结果的准确性,也是一直限制miRNA标志物在肝癌早期诊断中广泛应用的重要因素。近年来,随着等温扩增技术的快速发展,其在核酸分子检测效率和灵敏度方面展现出较大优势,特别适合miRNA类小分子的检测。同时,微流控芯片技术的兴起,极大地推动着以数字核酸扩增检测（Digital nucleic acid detection,dNAD）技术为代表的“第三代”基因扩增技术的发展。借助于高通量微流控芯片微纳米级反应单元,可以实现单分子独立分割和有效扩增,且无需借助内参基因的标定,实现基因的绝对定量。因此,本研究充分利用miRNA分子标志物可以作为肝癌早期诊断的学术共识,开展微流控数字等温扩增技术研究及其在肝癌miRNA检测中的应用,主要内容如下:基于链置换扩增技术（Strand displacement amplification,SDA）原理出发,结合miRNA分子的特殊结构,创新性地设计了一系列荧光自抑制探针,并以此建立了一种无背景荧光探针链置换指数扩增（BF-ESDA）检测系统,该方案能够有效地提高低浓度miRNA的检测信噪比,特别适合临床样本中痕量miRNA分子的检测。在90分钟内,可以实现9个数量级的动态检测范围,检测限可达0.08 aM。另外,基于微流控芯片技术,设计并制备了一种自吸分液式高通量微流控芯片。该款芯片可根据目标分子的浓度差异,同时满足1个、2个、4个甚至8个独立样本的检测需求,整个进样和油封过程仅需2～3分钟。通过防蒸发密封、分液均一性、油液稳定性,和生物兼容性等一系列试验,确认该款芯片能够满足数字等温扩增检测需要,是实现miRNA分子绝对定量的有效载体。为了丰富肝癌miRNA分子标志物数据库,通过数据库和生物信息学分析,临床样本试验,发现并鉴定3个miRNAs（hsa-miR-185、hsa-miR-4311和hsa-miR-1255b）在肝癌患者和健康受试者血清中的表达差异极显着（P＜0.01）。同时,还确认hsa-miR-4644在表达丰度和稳定性方面均优于目前已知的miRNA内参基因。为了建立一套肝癌早期预警模型,提高肝癌患者的检出率和生存率。联合本研究发现的hsa-miR-185、hsa-miR-4311、hsa-miR-1255b和文献中报道的miR-21、miR-26a、miR-192、miR-143分子标志物,以及AFP血清标志物进行Logistic回归分析,采用ROC曲线评价它们在肝癌早期诊断中的效能。结果表明,以这7个miRNA和AFP组成的诊断模型,当满足一定条件时,判断受试者是否患有肝癌的敏感度可达95.24%,特异度可达80.95%。经临床样本验证,发现其误诊率仅为7.14%。因此,该诊断模型可以有效地发现并诊断早期肝癌。综上所述,以新型无背景荧光探针链置换等温扩增技术为检测方法;以自吸分液式高通量微流控芯片为检测载体;以miRNA分子标志物为检测目标,开展了用于肝癌miRNA分子标志物绝对定量的数字等温扩增技术研究,并最终建立了一套肝癌早期诊断预警模型,为提高肝癌患者的检出率和生存率提供了一种有效的解决方案。
熊巧[8]（2020）在《类器官芯片在膀胱癌个体化治疗药物敏感性分析中的应用》文中指出背景膀胱癌是最常见的泌尿系统肿瘤之一,临床上通常将膀胱癌分为肌层浸润型（muscle invasive bladder cancer,MIBC）和非肌层浸润型（non-muscle invasive bladder cancer,NMIBC）,其中非肌层浸润型膀胱癌占全部膀胱肿瘤的75%～85%。在手术方式上,肌层浸润型膀胱癌主要采取根治性膀胱全切术（RC）治疗,而非肌层浸润型膀胱癌则采用经尿道膀胱肿瘤切除术（TURBT）治疗,高级别膀胱癌在经尿道切除肿瘤后还需要进一步灌注化疗。近年来膀胱癌化疗的有效性一直是膀胱癌临床治疗的焦点问题,当前临床应用于膀胱癌化疗的药物有几十种之多,以顺铂为基础的化疗方案延用近30年无改变,近50%患者对该方案耐药,因此针对单个病人的膀胱癌个体化治疗具有重要意义。类器官是一种取材于人体组织并且通过模拟体内环境在体外培养而获得的可独立生长的离体组织,其通过模拟人体环境设置各种培养条件以得到最接近人体器官各项功能指标和理化性质的组织。类器官研究相对于目前研究中常用的细胞系实验和动物实验,具有更好的亲代相似性和个体化特征,在各种临床机制研究和药物筛选研究中具有更广泛的应用前景。近年来,随着高分子材料和微系统加工技术的进步,以PDMS微流控芯片为代表的微流控技术在生物医学中的应用价值逐渐得到重视。PDMS芯片具有较好的疏水透气性和生物相容性,能够通过微管道实现各种条件的精确控制,较好模拟人体各种微环境,为人体各种组织类器官的体外培养提供了合适的载体。虽然各种以微流控芯片为平台的人体组织类器官层出不穷,但是其功能结合并不紧密,相关芯片要么着眼于模拟人体微环境而用于细胞培养研究,要么着眼于芯片的精确控制功能而忽略了其临床应用价值,芯片的设计复杂效率低下不能短期应用于临床推广应用。本课题以临床应用为基准,通过对膀胱癌类器官芯片进行研究,构建了低价高效、高通量、简洁方便可广泛应用的膀胱癌类器官芯片（Organoids-on-a-chip）,并将其应用于膀胱癌临床化疗药物筛选,提高了药物治疗针对性。目的1、探索膀胱癌类器官的培养和检测技术。2、探索适合膀胱癌类器官生长的PDMS微流控芯片的设计加工工艺。3、膀胱癌类器官芯片构建流程及其在临床化疗药物筛选的应用。方法1、将在手术室取得的膀胱癌电切或全切标本进行标准化处理,获得具有遗传稳定性、可以长期存活的个体化膀胱癌类器官,通过免疫组化和染色体不稳定性测序对制备的类器官进行验证。2、利用流体力学和统计学原理,通过Auto CAD和SOLIDWORKS软件设计微流控芯片,将设计好的芯片用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics进行层流和浓度扩散场进行仿真分析,得到最佳的设计方案,将设计好的微流控模型通过光刻、浇筑、键合等步骤制作成完整的微流控芯片。3、将前期培养的膀胱癌类器官导入微流控芯片,通过对导入流程、培养环境和宏观结构的调整实现类器官芯片的高通量、长期正常生长,构建出具有临床应用价值的膀胱癌类器官芯片,并将类器官芯片应用于临床化疗药物筛选。结果1、经过对体外肿瘤组织处理流程、培养条件等进行优化,获得的膀胱癌类器官组织块,可以在体外长期培养,且经过病理染色和染色体测序验证,其具有较好的遗传稳定性和亲代相似性,可以用于个体化患者药物筛选。2、通过软件分别设计得到微流控芯片的二维和三维模型结构,再通过仿真结果对芯片进行多次修改和反复优化,最终获得了稳定的芯片模型,在芯片制备过程中克服脱胶和污染等技术难点,最终制备得到了合格稳定的微流控芯片。3、通过标准流程将膀胱癌组织类器官导入微流控芯片成功构建了类器官芯片,芯片中的类器官能够正常生长且呈现出不同特性,将类器官芯片初步应用于化疗药物筛选具有高效、低价、结果直观可靠等优点,能够较好应用于临床。结论本研究是一项临床应用与基础相结合的研究,前期分别对微流控芯片设计制作流程和膀胱癌类器官体外培养进行了研究,获得了可靠的芯片结构和成熟的体外类器官培养体系。其次将微流控芯片与膀胱癌类器官结合构建了高通量膀胱癌类器官芯片,将成熟的类器官芯片应用于化疗药物筛选,最后结果表明膀胱癌微流控类器官芯片在临床化疗药物筛选中具有方便简单、高效低价等优势,在临床上有较高的应用前景。
涂宏蕾[9]（2020）在《运用微流控芯片在单细胞水平研究急性髓系白血病细胞与免疫细胞相互作用》文中研究说明目的:血液恶性肿瘤的免疫治疗在近几年已经实现了重大的突破。然而,部分患者免疫治疗后出现耐药和复发,不同患者或同一患者不同阶段,对相同免疫疗法反应不同,存在严重异质性,然而,我们现阶段,对免疫治疗异质性的理解还严重不足。传统的研究方法是基于大样本,从整体水平来研究肿瘤对治疗的反应,而忽视了单个免疫细胞活性状态的差异,免疫突触的形成,免疫细胞对肿瘤靶细胞的识别,以及免疫细胞杀伤效率存在异质性的问题。为了克服这个缺陷,本课题基于急性髓系白血病（AML）免疫治疗的需求,设计了能在单细胞层面观察免疫细胞和白血病细胞相互识别,相互作用的微流控芯片。运用该微流控芯片,能够精确控制白血病细胞和T细胞的数量和比例,以及所处的内环境,同时,利用微流控芯片高通量的优点,能够一次追踪大量的T细胞与白血病细胞之间动态的相互作用。我们期望我们建立的单细胞研究平台在未来,有潜力可以作为辅助诊断工具,更好的评估患者接受过继性免疫细胞疗法的疗效以及异质性,为临床个体化的免疫治疗方案的设计提供技术支持。方法:1.设计并制备一种微流控芯片,与细胞原位孵育系统及显微镜延时成像系统（time-lapse imaging）整合,追踪T细胞和白血病细胞的动态运动轨迹,以定量分析T细胞的效应功能。2.通过调控输入细胞浓度的初始浓度,从1?106/m L-20?106/m L,以及不同的效靶比,以使单个微流控芯片井中获得最佳的T细胞-白血病细胞对。3.选择OT-I＿OVA体系用于体外单细胞研究抗原提呈,T细胞活化。细胞分组情况如下:（1）阳性对照组:OT-I＿C1498-OVA+;（2）阴性对照组:Na?ve T细胞＿C1498-OVA+,Na?ve T来自于普通C57BL/6小鼠的脾脏;（3）阴性对照组:OT-I＿C1498-OVA-。4.Fluo-4钙离子荧光探针预处理OT-I细胞,研究T细胞免疫突触形成的异质性。5.充分混合的OT-I细胞和C1498细胞悬浮液中加入小鼠来源抗PD-1抗体,来研究免疫检查点抑制在单细胞水平对AML免疫治疗的影响。实验分两组:（1）治疗组:OT-T＿C1498+PD-1抗体;（2）对照组:OT-T＿C1498。结果:1.我们发现OT-I＿C1498-OVA+组显示出明显更高的细胞死亡,且随时间不断增加,显着高于Na?ve T细胞＿C1498-OVA+和OT-I＿C1498-OVA-组,5小时内三组的细胞死亡率分别为32.89%,16.09%和14.75%。63.28%的OT-I细胞能够在5小时内杀死了一个或多个OVA+的白血病细胞（C1498）,对OVA-的C1498细胞,仅有9.51%的OT-I细胞能够识别并且发挥细胞毒作用,同样,Na?ve T细胞对C1498细胞基本不能识别,仅表现了非特异性杀死,杀伤率为8.30%,后两组比较（OT-I＿C1498-OVA-和Na?ve T细胞＿C1498-OVA+）没有明显的统计学差异。2.由于T细胞抗原受体的参与和T细胞活化,同一来源的单个T细胞发挥细胞毒性所需的时间具有很强的异质性。51%的OT-I细胞能够在50分钟内杀死白血病C1498细胞。只有16.3%的OT-I细胞能够在20分钟内杀死白血病细胞,在20-30分钟之间杀死白血病细胞的T细胞占14.5%。自T细胞的激活,18.2%的T细胞需要大于等于60分钟才能杀死白血病C1498细胞。3.T细胞发挥杀伤作用时,T细胞与白血病细胞之间的初始距离从0μm到18μm不等。当T细胞和C1498细胞直接接触时,有85%的C1498细胞被杀死,而初始距离在1至15μm之间时,有15%的C1498细胞被杀死。4.同种来源的T细胞杀伤能力的异质性:有54.5%的T细胞在5小时内杀死了1个白血病细胞,而有4.9%的T细胞杀死了2个白血病细胞,只有0.78%的T细胞杀死了3个或更多的白血病细胞,剩余占39.8%的T细胞没有杀死任何白血病细胞。5.从最初的白血病细胞与T细胞相互接触到白血病细胞死亡,我们总共分析了522个被T细胞杀死的白血病细胞。细胞死亡时间从20分钟到300分钟不等,重要的是,自T细胞与靶细胞最初接触,有90%的杀伤发生在相互接触90分钟之后。白血病细胞死亡数量最多是发生在接触后3.5小时到4小时,占死亡总数的22.4%。6.我们分析了对照组中1024个OT-I细胞的杀伤效率和有PD-1抗体的实验组中的777个OT-I细胞的杀伤效率。结果显示:微环境中加入PD-1抗体后,OT-I细胞在5小时内的杀伤效率明显增强,并且PD-1抗体能部分加速T细胞对靶细胞的杀伤。在3.5小时的时候,对照组和治疗组中OT-I细胞的总杀伤效率分别为37.52%±5.33 vs 61.48%±7.86（p<0.05）;在5小时的时候,两组中OT-I细胞的总杀伤效率分别为63.28%±2.93 vs 73.04%±3.7（p<0.05）。7.在5小时内,在对照组中,没有发挥细胞毒性的T细胞占总T细胞的39.8%。而在使用了PD-1抗体的实验组中,仅有27.3%的T细胞没有发挥细胞毒性,明显低于对照组（p<0.05）。此外,在对照组中,分别杀死1、2和3个白血病C1498细胞的T细胞分别占统计的总的T细胞数量的54.47%,4.92%和0.77%,均明显低于加入了PD-1抗体的治疗组,治疗组结果为:60.77%,10.53%和1.43%。8.在行免疫检查点（PD-1）抑制治疗后,在对照组（没有用PD-1抗体）中,在2小时内被T细胞攻击致死的C1498细胞数量占死亡总数的12.06%,而在治疗组中,2小时内被杀死细胞的比例为30.85%。在治疗组中,当C1498细胞与T细胞接触时间在3-3.5之间,细胞死亡的比例达到最大,比对照组的3.5-4小时达到最大比例提前了半小时。结论:使用我们的微流控芯片和OT-I＿OVA系统能够很好的体外观察T细胞的抗原识别,杀伤,具备在单细胞水平研究T细胞-靶细胞相互作用的异质性的可行性。本研究成功阐述了单个免疫细胞-靶细胞的异质性,以及免疫检查点抑制（PD-1/PD-L1）对细胞异质性的影响。此外,从方法学来看,这项研究基于微流控芯片,为探讨细胞间间隙连接,细胞内脂质变化,旁分泌以及细胞耐药提供了一个新的技术平台。此平台具有方便,快速,高通量和易操作的优点。能够为研究疾病的早期诊断以及细胞间的相互作用提供帮助。该技术平台为在单细胞水平上研究癌症免疫治疗的疗效和耐药性开辟了新的途径,增强我们对癌症免疫治疗基础理论的探索,为设计个性化的癌症免疫疗法提供理论支持。
梁永源[10]（2019）在《基于LTCC技术的无线微流控传感器研究》文中指出微流控是一种在微米尺度上操控流体的技术,自问世以来就受到了学术界和工业界的持续关注。目前现有的微流控器件和系统大多基于光学检测和电化学检测原理,检测复杂性和高成本限制了其大规模应用。无线微流控传感器无需引线连接和荧光标记,能够实现非侵入式检测,并可方便快捷地获取检测结果,是当前微流控研究领域的前沿热点之一。电感电容（Inductor-Capacitor,LC）电磁谐振式无线传感器具有灵活性高、工艺简单、成本低等优点而成为研究最广泛的无线传感器之一。另一方面,低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC）易于构建复杂三维微通道结构,并可实现微通道与电子线路和元器件的一体化集成,同时,在高温和腐蚀等极端条件的应用中也具有无可比拟的优势,因此,LTCC有望成为一种新型的无线微流控传感器技术途径。在上述研究背景下,本论文创新性地提出采用LTCC技术制备LC谐振天线和微通道一体化集成的无线微流控传感器,研究了其对不同液体介质的响应特性,阐明了传感器对液体的无线敏感机理,为LTCC无线微流控传感器在液体无线检测的实际应用中打下重要的科学和技术基础。论文主要研究内容和结果如下:1、基于LC谐振天线等效电路模型和有效介电常数的理论计算,结合LTCC的技术特点,设计了LTCC无线微流控传感器的结构;采用电磁-流体耦合仿真,分析了传感器敏感结构区域的电磁分布规律;采用不同公式计算出混合介质的有效介电常数,获得了谐振频率与液体介电常数的关系曲线;通过优化LTCC技术的叠层工艺,研制了初始谐振频率为134.2 MHz的LC无线微流控传感器。2、研究了传感器对非离子性溶液的无线信号响应特性,实测谐振频率与基于Maxwell-Garnett公式的计算结果具有良好一致性,并且传感器在通入去离子水后的谐振频率变化最高可达44%,是现有相关文献报道中的最高值;对不同浓度乙醇和葡萄糖水溶液进行测试,发现传感器信号响应灵敏,回归分析表明谐振频率与乙醇质量分数具有良好的二次函数关系,与葡萄糖摩尔分数具有良好线性关系;分析确定了传感器S11响应信号中谐振频率和幅值与非离子性溶液介电性能之间的关系。3、研究了传感器对离子性溶液如NaCl、Na2CO3、柠檬酸钠水溶液的无线信号响应特性,发现了S11幅值对低浓度盐溶液的浓度变化响应灵敏。以NaCl为例,在05 mM范围内灵敏度能实现1.0 dB/mM;盐溶液都会存在一个临界浓度使得S11幅值出现峰值,分析表明该临界浓度跟溶液的电导率有关,不同盐溶液的临界浓度对应同一个电导率（0.37 S/m,20℃）;另一方面,随着盐溶液浓度增加,谐振频率的变小主要是液体电导率增加引起平板电容的增加所造成。4、研究了传感器对溶于150 mM的NaCl溶液中不同浓度葡萄糖的信号响应特性,发现了谐振频率对盐溶液中葡萄糖浓度变化比在水溶液中更为灵敏。当盐溶液中葡萄糖浓度为0200 mg/mL时,传感器灵敏度约为5.18 kHz/（mg/mL）;浓度为240400 mg/mL时,传感器灵敏度则增加到14.58 kHz/（mg/mL）,均比水溶液中2.25 kHz/（mg/mL）的灵敏度要高,分析发现葡萄糖的加入会大幅降低盐溶液电导率,进而降低平板电容。5、开展了CBS,CABS,CMBS三种硼硅酸盐微晶玻璃系LTCC材料的生物兼容性研究,发现了LTCC材料中B元素的释放过大对骨髓间充质干细胞（Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSC）会产生明显的增殖抑制作用,材料表面的微孔结构会对BMSC的黏附和增殖起到促进作用。CABS微晶玻璃对BMSC具有良好的生物兼容性,有望用于LTCC微流控生物医学器件。
二、微流控芯片分析系统的最新研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微流控芯片分析系统的最新研究进展（论文提纲范文）
（1）微流控芯片及其在肿瘤研究中的应用进展（论文提纲范文）
| 1 微流控芯片技术研究 |
| 1.1 微流控芯片的制作材料 |
| 1.2 微流控芯片的制作方法 |
| 1.3 微流控芯片结构单元的集成 |
| 1.3.1 微泵微阀驱动控制系统 |
| 1.3.2 浓度梯度生成器 |
| 2 微流控芯片在肿瘤研究中的应用 |
| 2.1 细胞研究 |
| 2.2 药物筛选 |
| 2.3 药物分析 |
| 2.4 仿生研究 |
| 3 展望 |
（2）医用微流控芯片研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 制作技术 |
| 2.1 丝网印刷 |
| 2.2 切割和激光打印 |
| 2.3 喷墨打印 |
| 2.4 光刻打印 |
| 2.5 3D打印 |
| 3 检测手段 |
| 3.1 电化学 |
| 3.2 放射核磁 |
| 3.3 非标记检测 |
| 3.4 分离富集 |
| 3.5 化学发光 |
| 3.6 拉曼光谱 |
| 3.7 色度 |
| 3.8 温度 |
| 3.9 荧光 |
| 4 医学应用 |
| 4.1 PCR |
| 4.2 病原体 |
| 4.3 皮肤 |
| 4.4 神经 |
| 4.5 组织工程 |
| 4.6 血液分析 |
| 4.7 药物 |
| 4.8 肿瘤癌症外泌体 |
| 4.9 小结 |
| 5 总结与展望 |
（3）浓度梯度微流控芯片在药物筛选中的应用（论文提纲范文）
| Contents |
| 1 引言 |
| 2 浓度梯度微流控芯片特点 |
| 3 浓度梯度微流控芯片类型 |
| 3.1 纸基微流控芯片 |
| 3.2 水凝胶微流控芯片 |
| 3.3 液滴微流控芯片 |
| 3.4 PDMS微流控芯片 |
| 4 浓度梯度微流控芯片的应用 |
| 4.1 单细胞分析 |
| 4.2 组合药物筛选 |
| 4.3 3D细胞培养 |
| 4.4 细胞微环境模拟 |
| 5 结论与展望 |
（4）喷墨打印技术与微流控技术的液滴生成及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写清单 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 液滴技术 |
| 2.2 微液滴生成的被动方式 |
| 2.2.1 微流控技术 |
| 2.2.2 微流控技术生成液滴 |
| 2.3 微液滴生成的主动方式 |
| 2.4 液滴的应用 |
| 2.4.1 核酸检测 |
| 2.4.2 材料合成 |
| 2.4.3 蛋白质结晶 |
| 2.4.4 细胞研究 |
| 3 基于喷墨打印技术的超小MnO_2纳米片的合成用于检测谷胱甘肽 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料与试剂 |
| 3.2.2 设备仪器 |
| 3.2.3 喷墨打印微芯片的预处理 |
| 3.2.4 MnO_2纳米片的制备 |
| 3.2.5 碳量子点的制备 |
| 3.2.6 谷胱甘肽的荧光检测 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 喷墨打印法合成超小MnO_2纳米片 |
| 3.3.2 谷胱甘肽的荧光检测 |
| 3.3.3 谷胱甘肽检测的选择性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于喷墨打印的液滴数字LAMP检测人乳头瘤病毒16型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 设备 |
| 4.2.2 DNA提取 |
| 4.2.3 微流控芯片的制造 |
| 4.2.4 LAMP引物 |
| 4.2.5 喷墨打印芯片的预处理与组装 |
| 4.2.6 液滴数字LAMP |
| 4.2.7 LAMP反应的可行性 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 喷墨打印离散液滴 |
| 4.3.2 影响液滴尺寸的因素 |
| 4.3.3 LAMP反应的可行性 |
| 4.3.4 HPV 16的检测 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于微流控技术的液滴数字PCR检测循环肿瘤DNA |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 微流控芯片的设计与制造 |
| 5.2.2 液滴数字PCR的准备 |
| 5.2.3 实时荧光定量PCR检测ctDNA |
| 5.2.4 qPCR标准曲线的建立 |
| 5.2.5 液滴的产生和液滴数字PCR |
| 5.2.6 液滴数字PCR热循环装置 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 集成微流控芯片的表征 |
| 5.3.2 集成微流控芯片的液滴生成 |
| 5.3.3 影响液滴生成的因素 |
| 5.3.4 液滴数字PCR结果 |
| 5.3.5 qPCR标准曲线的建立 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）结合微流控的光寻址电位传感器及其检测细胞和类器官的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 离子传感器概述 |
| 1.2.1 离子选择电极ISE |
| 1.2.2 离子敏场效应管ISFET |
| 1.3 光寻址电位传感器概述 |
| 1.3.1 LAPS的光寻址能力 |
| 1.3.2 LAPS的应用 |
| 1.3.3 LAPS的最新研究进展 |
| 1.4 微流控芯片技术概述 |
| 1.5 本文的研究目标和主要内容 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第二章 光寻址电位传感器(LAPS)的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 半导体器件 |
| 2.2.1 能带结构 |
| 2.2.2 掺杂 |
| 2.2.3 场效应传感器 |
| 2.3 LAPS的工作原理 |
| 2.3.1 LAPS的典型结构 |
| 2.3.2 LAPS的信号检测机理 |
| 2.3.3 LAPS的测量模式 |
| 2.3.4 LAPS的时空分辨率 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 结合微流控器件的LAPS系统检测细胞酸化率 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设计原理 |
| 3.2.1 细胞代谢的生理学基础 |
| 3.2.2 酸性产物检测原理 |
| 3.3 传感器及检测系统搭建 |
| 3.3.1 LAPS芯片设计 |
| 3.3.2 微流控LAPS检测单元设计 |
| 3.3.3 微流控除泡器设计 |
| 3.3.4 传感器检测系统搭建 |
| 3.4 传感器及检测系统性能测试 |
| 3.4.1 微流控LAPS检测单元性能测试 |
| 3.4.2 微流控除泡器性能测试 |
| 3.4.3 人肝癌细胞HepG2 培养与接种 |
| 3.4.4 细胞外酸化率实时监测 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 结合多孔膜微腔的LAPS系统检测乳酸菌糖代谢 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 设计原理 |
| 4.2.1 乳酸菌代谢的生理学基础 |
| 4.2.2 乳酸菌酸性产物检测原理 |
| 4.3 结合多孔膜微腔的LAPS传感器系统设计 |
| 4.3.1 局部减薄的LAPS传感器芯片设计 |
| 4.3.2 多孔膜微腔LAPS检测单元及系统设计 |
| 4.4 传感器及检测系统性能测试 |
| 4.4.1 传感器检测单元性能测试 |
| 4.4.2 鼠李糖乳杆菌的培养与接种 |
| 4.4.3 鼠李糖乳杆菌代谢的实时监测 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结合硅橡胶膜的离子敏LAPS检测胞外多种离子 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 液接式ISE与全固态ISE |
| 5.1.2 ISM与固态接触之间水层的形成 |
| 5.1.3 增塑剂的影响与硅橡胶材料 |
| 5.2 设计原理 |
| 5.2.1 导电聚合物内层抑制水层的原理 |
| 5.2.2 氧化铝材料p H检测原理 |
| 5.3 多参数硅橡胶膜ISLAPS传感器设计及检测系统设计制作 |
| 5.3.1 材料与试剂 |
| 5.3.2 局部减薄的LAPS传感器芯片设计 |
| 5.3.3 硅橡胶ISM的制备与检测单元封装 |
| 5.3.4 多参数ISLAPS传感器检测系统的设计 |
| 5.4 多参数ISLAPS系统性能测试 |
| 5.4.1 灵敏度标定 |
| 5.4.2 电位选择性系数评估 |
| 5.4.3 多参数ISLAPS的长期稳定性 |
| 5.4.4 实际样品分析 |
| 5.5 ISLAPS传感器性能评估 |
| 5.5.1 多参数ISLAPS实现方式选择 |
| 5.5.2 硅橡胶离子敏感膜的性能评估 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 高分辨率LAPS扫描成像系统检测类器官阻抗图像 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 类器官技术概述 |
| 6.3 超薄硅层玻璃基底LAPS芯片(SOG)的设计与加工 |
| 6.4 采集卡LAPS检测系统 |
| 6.4.1 数据采集卡USB-6343 简介 |
| 6.4.2 恒电位仪电路设计 |
| 6.4.3 锁相放大器程序设计 |
| 6.4.4 采集卡LAPS检测系统结果测试 |
| 6.5 LAPS激光扫描成像系统搭建 |
| 6.5.1 硬件设计 |
| 6.5.2 软件设计 |
| 6.6 LAPS激光扫描成像系统性能评估 |
| 6.6.1 LAPS扫描图像的分辨率测定 |
| 6.6.2 小鼠嗅上皮类器官阻抗图像检测 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于微流控芯片技术的循环肿瘤细胞分离装置的构建及其在肺癌中的临床应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 第一部分 基于微流控芯片技术的CTC分离装置的构建 |
| 引言 |
| 材料与方法 |
| 1.材料 |
| 1.1 仪器 |
| 1.2 试剂 |
| 2.方法 |
| 2.1 用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置的构建 |
| 2.1.1 DLD芯片的制作 |
| 2.1.2 纯化芯片系统的制备 |
| 2.1.3 CTC检测平台的参数选择 |
| 2.2 CTC鉴定平台的构建 |
| 2.2.1 CTC鉴定芯片的制作 |
| 2.2.2 免疫荧光染色 |
| 2.3 单细胞分离平台的构建 |
| 2.4 基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置的构建 |
| 2.4.1.基于微孔阵列滤膜的CTC过滤系统的构建 |
| 2.4.2.磁场负性分选微流控装置的构建 |
| 结果 |
| 1.用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置的构建结果 |
| 1.1 CTC检测平台的构建结果 |
| 1.2 CTC鉴定平台的构建结果 |
| 1.3 单细胞分离平台的构建结果 |
| 2.基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置的构建结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第二部分 基于微流控芯片技术的CTC分离装置的效能验证 |
| 引言 |
| 材料与方法 |
| 1.材料 |
| 1.1 仪器 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 细胞 |
| 1.4 临床患者外周血样本 |
| 2.方法 |
| 2.1 细胞培养 |
| 2.1.1 细胞复苏 |
| 2.1.2 细胞培养 |
| 2.1.3 细胞传代 |
| 2.1.4 细胞冻存 |
| 2.2 用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置的效能验证 |
| 2.2.1 装置效能的标准细胞系验证 |
| 2.2.2 装置效能的临床血液样本验证 |
| 2.3 基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置的效能验证 |
| 2.3.1 装置效能的标准细胞系验证 |
| 2.3.2 临床血液样本CTC检测 |
| 2.4 统计学分析 |
| 结果 |
| 1.用于CTC检测和单细胞分选的整合微流控芯片装置的效能验证 |
| 1.1 标准细胞系分选效率及纯度分析 |
| 1.2 肺癌患者血液样本CTC检测结果 |
| 2.基于微流控芯片和微孔阵列滤膜的CTC分离装置的效能验证 |
| 2.1 标准细胞系分选效率及纯度分析 |
| 2.2 临床血液样本CTC检测结果 |
| 3.两平台对比分析及与Cellsearch System的比较分析 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第三部分 基于微流控芯片技术的CTC分离装置的临床应用 |
| 引言 |
| 材料与方法 |
| 1.材料 |
| 1.1 仪器 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 临床患者血液样本 |
| 2.方法 |
| 2.1 基于微流控芯片技术的CTC分离装置的构建 |
| 2.2 外周血液样本的CTC检测 |
| 2.3 统计学分析 |
| 结果 |
| 1.外周血液样本的CTC检测结果 |
| 2.外周血液样本的CTC检测结果分析 |
| 2.1 CTC检测结果与肺癌病理类型及临床分期之间的关系 |
| 2.2 CTC检测结果与肺癌转移之间的关系 |
| 2.3 CTC检测结果与患者病情之间的关系 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第四部分 单细胞分选及高通量测序分析 |
| 引言 |
| 材料与方法 |
| 1.材料 |
| 1.1 仪器 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 肿瘤患者外周血样本 |
| 2.方法 |
| 2.1 肿瘤患者外周血及胸腔积液单个CTC分选 |
| 2.2 组织样本获取 |
| 2.3 高通量测序 |
| 2.4 数据分析 |
| 2.5 统计分析 |
| 结果 |
| 1.两例肿瘤患者的单细胞分选结果 |
| 2.两例肿瘤患者的单细胞测序分析结果 |
| 2.1 3号患者的单细胞分析结果 |
| 2.2 15号患者的单细胞分析结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 综述 基于微流控芯片技术的循环肿瘤细胞捕获和临床应用 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（7）微流控数字等温扩增技术研究及其在肝癌miRNA检测的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 肝癌早期诊断现状 |
| 1.1.2 肝癌miRNA分子标志物检测及应用 |
| 1.1.3 MiRNA检测技术进展 |
| 1.1.4 数字核酸扩增检测技术发展和应用 |
| 1.1.5 微流控数字等温扩增技术 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 拟解决的关键问题 |
| 1.6 可行性分析 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 用于miRNA快速检测的链置换等温扩增技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要试剂和材料 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.2.1 无背景荧光探针链置换扩增(BF-ESDA)系统的构建 |
| 2.2.2.2 BF-ESDA实时荧光定量分析 |
| 2.2.2.3 真实样本试验 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 检测原理 |
| 2.3.2 新型无背景荧光探针设计 |
| 2.3.3 BF-ESDA方法的验证 |
| 2.3.4 BF-ESDA最适反应体系的优化和建立 |
| 2.3.4.1 探针最适浓度优化 |
| 2.3.4.2 Vent (exo-) DNA聚合酶和Nt.BstNBI切刻内切酶最适浓度优化 |
| 2.3.4.3 最适反应温度优化 |
| 2.3.5 BF-ESDA在单样本多靶标检测性能的分析 |
| 2.3.6 BF-ESDA检测灵敏度分析 |
| 2.3.7 BF-ESDA检测特异性分析 |
| 2.3.8 真实样本试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 miRNA绝对定量的微流控数字链置换等温扩增检测系统研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要试剂和配置方案 |
| 3.2.2 仪器与设备 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.2.3.1 自吸分液式高通量芯片制备 |
| 3.2.3.2 数字等温扩增反应体系的配置 |
| 3.2.3.3 芯片注样与油封 |
| 3.2.3.4 数字等温扩增检测和分析 |
| 3.2.3.5 数据分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 自吸分液式高通量微流控芯片设计与制备 |
| 3.3.2 芯片进样与油封试验 |
| 3.3.3 芯片防蒸发密封试验 |
| 3.3.4 芯片分液均一性试验 |
| 3.3.5 油液热稳定性试验 |
| 3.3.6 生物兼容性试验 |
| 3.3.7 微反应单元阴阳性结果的界定 |
| 3.3.8 定量准确性和检测灵敏度试验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 肝癌相关miRNA分子标志物筛选和鉴定 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 主要试剂和仪器 |
| 4.2.2 研究对象 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.2.3.1 miRNA目标分子筛选与鉴定方案 |
| 4.2.3.2 临床样本收集和处理 |
| 4.2.3.3 总RNA提取、反转录及定量分析 |
| 4.2.3.4 数据分析 |
| 4.2.3.5 基因稳定性分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 肝癌miRNA相关分子的筛选 |
| 4.3.2 候选miRNA目标分子的定量分析 |
| 4.3.3 潜在miRNA分子标志物和内参基因的验证 |
| 4.3.4 肝癌miRNA分子标志物的诊断效能评价 |
| 4.3.5 hsa-miR-4644稳定性分析 |
| 4.3.5.1 RT-qPCR定量分析 |
| 4.3.5.2 软件分析和评价 |
| 4.3.6 单内参基因与双内参基因组合的性能对比 |
| 4.3.7 单内参基因与双内参基因组合的稳定性验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 肝癌早期诊断模型的建立及应用评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 主要试剂和仪器 |
| 5.2.2 研究对象 |
| 5.2.3 研究方案 |
| 5.2.4 实验方法 |
| 5.2.4.1 临床样本收集和处理 |
| 5.2.4.2 总RNA提取与质量检测 |
| 5.2.4.3 微流控数字等温扩增试验 |
| 5.2.4.4 肝癌miRNA标志物诊断效能评价 |
| 5.2.4.5 数据处理与分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 肝癌miRNA分子标志物表达水平分析 |
| 5.3.2 miRNA分子标志物、AFP及其组合诊断效能分析 |
| 5.3.3 肝癌早期诊断模型的建立 |
| 5.3.4 肝癌早期诊断模型的临床验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 第7章 创新点与不足 |
| 7.1 创新点 |
| 7.2 存在的不足 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）类器官芯片在膀胱癌个体化治疗药物敏感性分析中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 前言 |
| 第一部分 膀胱癌类器官的培养及检测 |
| 一、材料和方法 |
| 二、结果 |
| 三、讨论 |
| 第二部分 微流控芯片的设计、仿真和加工 |
| 一、材料和方法 |
| 二、结果 |
| 三、讨论 |
| 第三部分 膀胱癌类器官芯片构建及药物敏感性分析 |
| 一、材料和方法 |
| 二、结果 |
| 三、讨论 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 文献综述 类器官芯片在肿瘤研究中的应用进展 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文和参加科研工作情况说明 |
| 致谢 |
（9）运用微流控芯片在单细胞水平研究急性髓系白血病细胞与免疫细胞相互作用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 英文缩写词简表 |
| 1 引言 |
| 第一部分 用于AML单细胞研究的微流控芯片的设计与优化 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 材料 |
| 2.2 方法 |
| 3 结果 |
| 3.1 芯片的结构和尺寸 |
| 3.2 实验的设置 |
| 3.3 芯片内细胞分布 |
| 4 讨论 |
| 第二部分 运用微流控芯片在单细胞水平研究AML免疫治疗的异质性 |
| 5 材料与方法 |
| 5.1 材料 |
| 5.2 方法 |
| 6 结果 |
| 6.1 本课题中OT-I_OVA细胞体系的选择与验证 |
| 6.2 在微流控芯片上研究T细胞免疫突触形成的异质性 |
| 6.3 T细胞与靶细胞的初始距离对T细胞细胞毒性的影响 |
| 6.4 T细胞与癌细胞的初始比例对T细胞杀伤效率的影响 |
| 7 讨论 |
| 第三部分 免疫检查点(PD-1/PD-L1)抑制在单细胞水平对AML免疫治疗的影响 |
| 8 材料与方法 |
| 8.1 材料 |
| 8.2 方法 |
| 9 结果 |
| 9.1 免疫检查点(PD-1)抑制后,T细胞杀伤效率的评估 |
| 9.2 免疫检查点(PD-1)抑制对单个T细胞杀伤能力的影响 |
| 9.3 免疫检查点(PD-1)抑制对单个白血病细胞死亡时间的影响 |
| 10 讨论 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 综述 AML患者的免疫机制及治疗进展 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果目录 |
| 致谢 |
（10）基于LTCC技术的无线微流控传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微流控技术简介 |
| 1.2.1 微流控技术 |
| 1.2.2 微流控技术的应用领域 |
| 1.2.3 微流控器件所用的基体材料 |
| 1.3 LC无线传感器用于液体检测的研究进展 |
| 1.3.1 LC无线传感器用于血液的检测 |
| 1.3.2 LC无线传感器用于外分泌液的检测 |
| 1.3.3 LC无线传感器用于液体的化学检测 |
| 1.4 LTCC技术简介 |
| 1.4.1 LTCC技术概述 |
| 1.4.2 LTCC在微流控器件的研究进展 |
| 1.5 立题依据与研究内容 |
| 第2章 LTCC无线微流控传感器设计与制备 |
| 2.1 LC无线微流控传感器的设计 |
| 2.1.1 LC无线传感器的工作原理 |
| 2.1.2 微通道与LC谐振天线的集成结构设计 |
| 2.1.3 平板电容中间填充液体的等效电路模型 |
| 2.1.4 两相混合介质的有效介电常数计算 |
| 2.1.5 设计结构参数初值 |
| 2.1.6 有限元仿真和谐振频率的理论计算 |
| 2.2 LC无线微流控传感器的制备 |
| 2.2.1 LTCC工艺概述 |
| 2.2.2 LTCC微通道结构构建 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 LTCC无线微流控传感器用于液体检测的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2实验 |
| 3.2.1 实验原料和实验仪器 |
| 3.2.2 无线微流控传感器测试平台 |
| 3.2.3 无线微流控传感器测试条件的建立 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 传感器用于非离子性液体检测的研究 |
| 3.3.2 传感器用于盐溶液检测的研究 |
| 3.3.3 传感器用于葡萄糖盐溶液检测的研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 硼硅酸盐微晶玻璃系LTCC材料的生物兼容性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2实验 |
| 4.2.1 实验原料和实验仪器 |
| 4.2.2样品制备和生物实验 |
| 4.2.3 表征测试方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LTCC材料成分和介电性能分析 |
| 4.3.2 LTCC材料浸泡稳定性和体外细胞毒性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全文总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、微流控芯片分析系统的最新研究进展（论文参考文献）
- [1]微流控芯片及其在肿瘤研究中的应用进展[J]. 赵淼,包永睿,王帅,李天娇,孟宪生. 中南药学, 2022(01)
- [2]医用微流控芯片研究进展[J]. 周钱,郭茂泽,郑青松,高兵兵. 中国科学:化学, 2022
- [3]浓度梯度微流控芯片在药物筛选中的应用[J]. 张芳娟,刘海兵,高梦琪,王德富,牛颜冰,申少斐. 化学进展, 2021(07)
- [4]喷墨打印技术与微流控技术的液滴生成及应用[D]. 范昭璇. 北京科技大学, 2021(08)
- [5]结合微流控的光寻址电位传感器及其检测细胞和类器官的应用研究[D]. 梁韬. 浙江大学, 2021(01)
- [6]基于微流控芯片技术的循环肿瘤细胞分离装置的构建及其在肺癌中的临床应用[D]. 徐明鑫. 大连医科大学, 2021(01)
- [7]微流控数字等温扩增技术研究及其在肝癌miRNA检测的应用[D]. 赵俊. 中国科学技术大学, 2020
- [8]类器官芯片在膀胱癌个体化治疗药物敏感性分析中的应用[D]. 熊巧. 中国人民解放军海军军医大学, 2020(02)
- [9]运用微流控芯片在单细胞水平研究急性髓系白血病细胞与免疫细胞相互作用[D]. 涂宏蕾. 武汉大学, 2020(07)
- [10]基于LTCC技术的无线微流控传感器研究[D]. 梁永源. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)