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数量:16 (3)DOI: 10.37532 / 0974 - 7435.2020.16 (3) .208

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微流体——一个新兴技术;它的类型和应用

*通信:

Isha人士
生物技术部门
锡亚尔科特大学
巴基斯坦的锡亚尔科特
电话:03247966429
电子邮件:ishaishtiaq@gmail.com

文摘

微流体已经成为最复杂的科学和医学领域的技术。它展示几个特征吸引研究人员的注意。这种小型设备上的流体技术的优点已敦促科学家来研究它。微流控创新是一种赋予创新" (LOC)测试,因为它允许高便携性和适应性。微流体已经成为一种强大的方法在体外电池系统,有时被称为“organ-on-chip”或“芯片上的身体”,它模仿了在活的有机体内环境。有许多类型的微流体被用于不同的领域的研究。微流体的应用的领域医学以及在工业。微流体也被用在许多生物化验,最重要和活跃的领域是核酸amplification-based灯(Loop-Mediated等温扩增)。本文描述了一些主要类型的微流体和其在各个领域的应用。

关键字

芯片上的实验室;创新;放大;灯;生物分析

介绍

近年来,微流体已经成为最有趣的一个研究领域。它已引起科学家的注意,因为它的各种优势在临床诊断以及在其他科学领域。它有实际应用系统的设计过程低大量的液体来实现多路复用自动化和高通量筛选。已使用其他微生物化验,是费时又费力1]。微流控设备主要用于提高分析性能进行小型化。微流体有几个优点;它是一种低成本的技术,精确的控制低卷样品,快速,具有很高的表面体积比和允许检测各种分子的小芯片(2]。微流控创新是一种赋予创新" (LOC)测试,因为它允许高可移植性和适应性(2]。微流体已经成为一种强大的方法在体外电池系统,有时被称为“organ-on-chip”或“芯片上的身体”,它模仿了在活的有机体内环境(3]。微流体已经使用在许多生物化验,如电泳、免疫测定、核酸扩增分析,细胞操作,等等。在这些分析中,核酸amplification-based微流体是一个活跃的研究领域。灯(Loop-Mediated等温扩增)是使用最广泛的核酸扩增法(4]。灯是最复杂的,因为它不需要常规的热循环,高度敏感,快速方便的方法并给出结果。

类型的微流体

有许多类型的微流体即数字化微流体、微流体、基于微流体,diffusion-based微流体,plug-based微流体,惯性微流体和液滴微流体。微流体技术也与许多其他集成策略。

数字化微流体(DMF)区域试验

数字化微流体(DMF)是另一种微流体分子试验使用液体液滴和提高分析性能。它涉及的方法,电润湿(微)移动设备上的液体。在这份报告中,DMF设备控制薄膜晶体管(TFT)电子已经生成。基因检测时间和检测极限增加AM-EWOD平台相比台式战化验。DMF的能力技术利用放大三层分析耐药性细菌的DNA。三缸试验涉及3抗性基因的识别例如ndm - 1, KPC和CTX-M-15编码分别为碳青霉烯和ESBL。等温扩增法和荧光读数曾来识别这些基因。DMF装置是由使用TFT衬底和ITO(氧化铟锡)顶板和一个集成温度传感器(5]。

惯性微流体

使用惯性微流体,微藻命名为眼虫属分离基于形状。在惯性微流体,应用两种惯性提升力量和粒子运动动态平衡位置在液体流线。结果显示高通量和label-free微藻的分离细胞(6]。惯性微流体也被用于微藻的分离。荧光聚苯乙烯珠被用于微通道的优化。微通道由8圆形循环,1口,2家。在这种方法中,三个主要的惯性力是应用。结果证明了该技术的可行性和有效(7]。

Diffusion-Based微流体

在细菌、细胞溶菌作用也采用diffusion-based微流体分析。溶解的芯片是捏造的PDMS复制品。这种技术证明了溶解溶液和溶解时间可以迅速通过改变流量分析。这项研究表明,微流控技术可以与其他微流体模块集成和有效的在未来8]。

三羟甲基氨基甲烷微流体液

植物的根部和细菌之间的相互作用也分析了使用三羟甲基氨基甲烷(跟踪根交互系统)液微流体。三羟甲基氨基甲烷装置液是成像,结合微流体臆造出来的。因此,实时与高分辨率的细菌的相互作用进行了研究。三羟甲基氨基甲烷微流体液可以提高的速度发现领域的科学(9]。LD乐动体育官网联系相关的细菌相互作用也决定在PDMS微流控芯片(10]。

基于下降Microfludics

减少基于微流控设备被用于单个细胞的封装。基于线的微流控细胞,Fluorescence-Activated细胞分选仪流式细胞仪,和PDMS使用。我们使用微流体设备例证,舱口,并控制奇异细胞在Picoliter水样运输液体下降步高达几百赫兹(11]。

基于线微流体

索基于微流控设备被用于葡萄糖和ELISA试验。使用的芯片材料Ucad(基于微流控线分析设备),辣根过氧化物酶(合),碘化钾(KI)。在这次考试,生物素化的山羊anti-mouse免疫球蛋白(免疫球蛋白)抗体,兔免疫球蛋白抗体,和葡萄糖定量检测(12]。

Acuostofluidics

Acuostofluidics采用隔离从细胞外液囊泡(EVs)使用一个集成芯片。在这种方法中,声学和微流体技术的结合和液被孤立。两个模块即形成细胞移除模块和exosome-isolation模块和声辐射强迫斯托克斯阻力紧随其后。这label-free外来体分离提供了高纯度和高收益(9]。

Plug-Based微流体

药物敏感性取决于隔离CTC在微流体设备使用中的绑定化验CTC芯片(13]。Plug-based微流体已被用于组合药物筛选癌症活组织检查(14]。在这一战略,两相流体结合盲文阀门和不同类型的插头。癌症细胞已经被分离出来并量化使用微流体,它提供了最高的效率和纯度14,15]。

纸质微流体(μpads)

纸质微流体(μPADs)是一种非侵入性策略检测血糖和尿酸colorimetrically高度敏感。μPADS一次性设备减少样品消耗和低成本。μPADS与聚合物改性壳聚糖更便宜,更快的使用[16]。μPAD也被设计的登革热NS1检测(DEN-NS1-PAD),它使用复合材料市场上,通常很容易找到。基于纸张的设备(如纤维素纸被用来检测登革热NSI [17)(图1)。

MITEV设备

tev孤立使用MITEV Tumor-Derived细胞外囊泡(微流体隔离)设备检测突变KRAS基因的诊断胰腺导管腺癌(PDAC) [18]。微流体设备(MITEV)可以有效地吸收和释放EVs PDAC等离子体的患者,在短期内(1.5 h收集和发布数据)TEV转换研究的肾脏。每个MITEV设备安装~ 100000相当于曲折列和批量绑定层抗体合成之前,包括两层扩展设备的表面的纳米粒子。只有一个MITEV提供足够evDNA(总~ 2 - 14 ng从2毫升的等离子体)来实现突变检测使用多个平台,如液滴数字聚合酶链反应或nCounter nano字符串^®平台。这些使用两个独立的论坛发现KRAS突变在孤立TEV天真PDAC病人治疗。MITEV设备可以用于维护应用程序,如发现高危患者的内容检查,或常规检查胰腺癌患者的能力癌症治疗(18]。

挂锁探针测定和C2CA放大

密码子的突变的检测,12和13 KRAS基因的挂锁探针测定和C2CA放大。芯片材料利用PMMA(有机玻璃)和PDMA(聚二甲硅氧烷)19]。

灯(Loop-Mediated等温扩增)

微流体也一直结合Loop-Mediated等温扩增(灯)试验用于检测结核分枝杆菌。检测极限是1 pg / mL¹,结果显示高敏感性和高特异性[20.]。前列腺特异性基因(PSA)也发现使用灯片上。灯的效率是10 - 100倍聚合酶链反应(21]。灯也被结合nanoprobe Au-Npsfor识别基因子宫切除术弧菌parahaemolyticus。这个策略很简单、廉价、快速(22]。沙门氏菌继续做一个显著健康问题在欧洲,就像在世界的其余部分。我们的考试表现出微流体发展在食品样品的检测是有效的。重视的等温策略之一是Loop-Mediated等温扩增(灯)。创建了新方法的改善点的肉眼发现积极的提高,例如,利用金纳米粒子。结果表明遗传主要从飙升营养SE和非常小的对比表现良好。芯片材料是Polydimethysilioxane (PDMS) [1]。

与金纳米粒子结合微流控Loop-Mediated等温扩增

结合微流控Loop-Mediated等温扩增与金纳米粒子是最好的技术,它是用来检测沙门氏菌spp。在食品样本。这是观察到,沙门氏菌spp。成功地检测到使用这种技术和成功的DNA扩增。芯片材料利用计算机数控(CNC)聚合物加工,聚二甲硅氧烷(PDMS)复制成型,PMMA的检测沙门氏菌spp。在食物样本2]。

被动毛细管微流控芯片驱动的

流速在微流控设备,因为他们认为一个重要的工作影响的化学物质的运输,并确定何时何地(生物)的化学反应发生在这些设备。他们决定事务之间的对流和扩散,多少样品和试剂通过可能消耗装置,剪切压力对象为例细胞在微通道,影响混合和解体的例子试剂(23]。

微流体的应用

抽运方法制作微流控设备是必要的

一个有效且很容易实现注入方法是制造微流体设备无处不在的商品所必需的。这个泵方法的最重要的优点是,它可以实现在各种各样的设置。例如,它可以没有太多的伸展与高通量自动化框架或界面的研究实验室中使用更简单的设备是可用的。主要的硬件要求是一个设备可以传达小数量的液体,例如,一个注射器或吸管(24]。

微流体在病毒学

微流体技术也被应用于病毒的检测。多元微流体loop-mediated等温扩增(mμLAMP)被用于检测多种菌株流感病毒。微流体与灯和substrains集成流感和猪病毒被确定在芯片有效的特异性和高速度。芯片材料是Polydimethysilioxane (PDMS)良好的深度为0.2 nm (25]。传染性病毒也曾有针对性的通过整合bead-based RCA和微流体分析。这是敏感和选择性检测减少时间的检测26]。微流控芯片制作,结合微型磁性检测和子类型化的多个领域流感病毒(甲型H3N2、H9N2)。这是证明了微流体是有益的样品消耗减少。这是一个强大的多个技术检测病毒从而有助于诊断(27]。病毒性病原体分离和基于特征大小通过使用硅纳米线森林结合微流体。结果显示准确的捕捉效率高的病原体,因为inter-wire间距。这是一个有效的方法来检测和描述病毒病原体28,29日]。的流感甲型H1N1流感病毒已经被执行sandwich-based寡核苷酸适配子与集成微流体分析。结果证明这项技术有效的检测病毒。有一个降低检测极限和反应时间(30.]。假狂犬病病毒(减压阀)也发现了通过使用微型灯(μ-LAMP)。PDMS-Glass混合微流控芯片是捏造的,结果表明μ-LAMP是非常具体的。该方法更敏感、具体和更少的时间消耗比其他传统的方法(4]。登革热病毒(DENV)感染是一个重要的健康全球问题。我们展览μPAD设计登革热NS1检测(DEN-NS1-PAD),它使用复合材料市场上,通常很容易找到。基于纸张的设备(如纤维素纸被用来检测登革热NSI。登革热NS1飙升在人类血清用于设备的优化和表征(17]。

芯片上的人类肠道微型装置

人类gut-on-a-chip micro-device被用来培养多种共生的微生物接触人类肠道上皮LD乐动体育官网细胞超过七天在体外并检查肠道微生物组独立和peristalsis-associated机械变形导致肠道细菌过度生长和炎症。芯片材料利用PDMS聚二甲硅氧烷。这个人类gut-on-a-chip可以用来打破的承诺微生物组肠道病理生理学(31日]。

隔离的循环肿瘤细胞(ctc)

微流体的特性之一是它使用隔离的循环肿瘤细胞从外周血(ctc)。有许多方法用于此目的例如PCR, affinity-based捕获ELISA,但他们有一定的局限性。EpCAM-based策略被广泛用于隔离ctc但EpCAM受体不存在癌症细胞因此这是不适合检测各种癌症。肝细胞癌(13]。一步的隔离ctc是由使用μ-MixMACS芯片。结果表明,μ-MixMACS芯片是一种强大的工具来隔离不同肿瘤的ctc没有任何改变(32]。基于微流体是用来隔离ctc immunoaffinity检测。在这种方法中,DNA-assisted使用微流控芯片的结果有效地捕获ctc (33]。Size-based隔离ctc是由使用PMMA芯片。三个细胞株;A549, SK-MES-1 H446被用作模型和他们的捕获率确定为95%。这是一个快速和廉价的方法从而帮助癌症诊断和治疗(34]。ctc也被孤立使用微流控芯片集成了wavy-herringbone micro-patterned表面。wavy-HB芯片的捕捉效率高的grooved-HB芯片(35]。

微流体在食品工业

食物过敏健康是一个主要的威胁。微流体已经被用于检测食品中的过敏原。比色灯微流控分析进行检测过敏原的三种类型。这是一个快速、敏感和最方便的方法36]。微流体ELISA-Based光学传感器也一直在为高度敏感的检测食品过敏原(开发37]。微流控系统结合量子点(Qdots)适体功能化石墨烯氧化物(去)nano-biosensor还开发了检测花生过敏原在花生或花生产品38]。

微铣削

开发了一个简单的技术来创建bio-functional微流体通道使用有限公司₂等离子体诱导羧基和羟基在通道表面。我们表现出和解的过程与micro-contact印刷共价micro-pattern实用LD乐动体育官网生物分子在微流体通道。芯片材料使用聚二甲硅氧烷(PDMS)。最近的研究表明,micro-milling为微流体设备更有效。Micro-milling方法用于超快速原型制作塑料微流控设备。所使用的芯片材料PDMS + Kit-On-A-Lid-Assays(考拉)[39)(图2)。

光学投影层析成象

选择技术赋予三维成像等样品中1 - 10毫米大小。这个尺寸的样本是巨大的共焦成像,和小磁共振成像(MRI),但大多数脊椎动物胚胎在这个尺寸范围(40]。我们设计一个选择适配器执行选择在商业宽场倒置显微镜。图像从不同的角度观察和分析(40)(图3)。

结论

微流体已经成为最精致的创新领域的科学和药物。微流控芯片实验室(LOC)发展是一个使进步测试因为它允许高密实度和多功能性。本文描述了一些原理的微流体及其在不同领域的应用。我们的研究表明,微流体检测的创新是可行的感染。多元微流体圆说情等温强化(mμ灯)被执行来识别许多菌株流感感染。在我们的研究中我们用挂锁基因探针测定和C2CA放大检测突变的喀斯特的基码12和13。我们讨论了微流体ELISA-Based光学传感器的高灵敏度检测食品过敏原。最近的研究表明,micro-milling为微流体设备更有效。得出的结论是,微流体是一个巨大的领域,在诊断和许多其他领域很有帮助。

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