Mikrofluidika - Microfluidics
Mikrofluidika odkazuje na chování, přesnou kontrolu a manipulaci s tekutiny které jsou geometricky omezeny na malé měřítko (obvykle pod milimetr), ve kterém povrchové síly dominují volumetrickým silám. Jedná se o multidisciplinární obor, který zahrnuje inženýrství, fyzika, chemie, biochemie, nanotechnologie, a biotechnologie. Má praktické aplikace při navrhování systémů, které zpracovávají malé objemy tekutin multiplexování, automatizace a vysokovýkonný screening. Mikrofluidika se objevila na začátku 80. let a používá se při vývoji inkoustový tisk tiskové hlavy, DNA čipy, laboratoř na čipu technologie, mikropohon a mikrotermální technologie.
Micro obvykle znamená jednu z následujících funkcí:
- Malé objemy (μL, nL, pL, fL)
- Malá velikost
- Nízká spotřeba energie
- Účinky mikrodomény
Mikrofluidní systémy typicky přepravují, mísí, oddělí nebo jinak zpracovávají tekutiny. Různé aplikace se spoléhají na použití pasivního řízení tekutin kapilární síly, ve formě prvků upravujících kapilární tok, podobných odporům toku a urychlovačům toku. V některých aplikacích se navíc používají externí ovládací prostředky pro směrovaný transport média. Příkladem jsou rotační pohony využívající odstředivé síly pro transport tekutiny na pasivních čipech. Aktivní mikrofluidika označuje definovanou manipulaci s pracovní tekutinou aktivními (mikro) složkami, jako je mikročerpadla nebo mikroventily. Mikročerpadla dodávají tekutiny kontinuálně nebo se používají k dávkování. Mikroventily určují směr průtoku nebo způsob pohybu čerpaných kapalin. Procesy běžně prováděné v laboratoři jsou často miniaturizovány na jediném čipu, což zvyšuje účinnost a mobilitu a snižuje objemy vzorků a činidel.
Chování tekutin v mikroskopickém měřítku
Chování tekutin v mikroskopické škále se může lišit od „makrofluidního“ chování v takových faktorech, jako je povrchové napětí, rozptyl energie a tekutinový odpor začnou ovládat systém. Mikrofluidika studuje, jak se tato chování mění, a jak je lze obejít nebo využít k novým účelům.[1][2][3][4][5]
V malém měřítku (velikost kanálu kolem 100 nanometry na 500 mikrometry ) objevují se některé zajímavé a někdy neintuitivní vlastnosti. Zejména Reynoldsovo číslo (který porovnává účinek hybnosti tekutiny s účinkem viskozita ) může být velmi nízká. Klíčovým důsledkem je společné proudění tekutin, které se nemusí nutně mísit v tradičním smyslu, jak se tok stává laminární spíše než turbulentní; molekulární transport mezi nimi musí často probíhat difúze.[6]
Může být také zajištěna vysoká specificita chemických a fyzikálních vlastností (koncentrace, pH, teplota, smyková síla atd.), Což vede k jednotnějším reakčním podmínkám a kvalitnějším produktům v jednostupňových a vícestupňových reakcích.[7][8]
Různé druhy mikrofluidních toků
Mikrofluidní toky musí být omezeny pouze měřítkem geometrické délky - způsoby a metody použité k dosažení takového geometrického omezení jsou vysoce závislé na cílové aplikaci.[9] Mikrofluidní toky byly tradičně generovány uvnitř uzavřených kanálů, přičemž průřez kanálu byl řádově 10 μm x 10 μm. Každá z těchto metod má své vlastní přidružené techniky pro udržení robustního toku tekutin, které vyzrály několik let.
Otevřená mikrofluidika
v otevřená mikrofluidika, je odstraněna alespoň jedna hranice systému a kapalina je vystavena vzduchu nebo jinému rozhraní (tj. kapalině).[10][11][12] Mezi výhody otevřené mikrofluidiky patří přístup k tekoucí kapalině pro intervenci, větší povrch kapaliny a plynu a minimalizace tvorby bublin.[10][12][13] Další výhodou otevřené mikrofluidiky je schopnost integrovat otevřené systémy s tokem kapaliny poháněným povrchovým napětím, což eliminuje potřebu externích čerpacích metod, jako jsou peristaltická nebo injekční čerpadla.[14] Otevřená mikrofluidní zařízení se také snadno a levně vyrábějí frézováním, tepelným tvarováním a horkým ražením.[15][16][17][18] Otevřená mikrofluidika navíc eliminuje potřebu lepit nebo lepit kryt zařízení, což by mohlo být škodlivé pro kapilární proudění. Mezi příklady otevřené mikrofluidiky patří mikrofluidika s otevřeným kanálem, mikrofluidika na bázi kolejnic, papírové a mikrofluidika založená na vláknech.[10][14][19] Nevýhody otevřených systémů zahrnují náchylnost k odpařování,[20] kontaminace,[21] a omezený průtok.[12]
Mikrofluidika s kontinuálním tokem
Mikrofluidika s kontinuálním tokem se spoléhají na řízení ustáleného stavu průtok kapaliny úzkými kanály nebo porézními médii převážně zrychlením nebo zabráněním toku tekutiny v kapilárních prvcích.[22] V papírové mikrofluidice lze kapilárních prvků dosáhnout jednoduchou variací geometrie řezu. Obecně platí, že ovládání průtok kapaliny je realizován buď externě tlak zdroje, externí mechanické čerpadla, integrovaný mechanický mikročerpadla nebo kombinací kapilárních sil a elektrokinetické mechanismy.[23][24] Mikrofluidní provoz s kontinuálním tokem je hlavním přístupem, protože je snadno implementovatelný a méně citlivý na problémy se znečištěním proteinů. Zařízení s kontinuálním tokem jsou vhodná pro mnoho dobře definovaných a jednoduchých biochemických aplikací a pro určité úkoly, jako je chemická separace, ale jsou méně vhodná pro úkoly vyžadující vysoký stupeň flexibility nebo manipulace s tekutinami. Tyto systémy s uzavřeným kanálem jsou ze své podstaty obtížně integrovatelné a škálovatelné, protože parametry, které řídí pole toku, se mění podél cesty toku, takže tok tekutiny v kterémkoli místě závisí na vlastnostech celého systému. Trvale leptané mikrostruktury také vedou k omezené rekonfigurovatelnosti a špatné odolnosti proti chybám. V posledních letech byly navrženy přístupy automatizace návrhu pomocí počítačů pro mikrofluidiku s kontinuálním tokem, aby se zmírnilo úsilí při navrhování a vyřešily problémy se škálovatelností.[25]
Schopnosti monitorování procesů v systémech s kontinuálním průtokem lze dosáhnout pomocí vysoce citlivých mikrofluidních snímačů průtoku založených na MEMS technologie, která nabízí rozlišení až do rozsahu nanoliterů.
Mikrofluidika na bázi kapiček
Mikrofluidika založená na kapkách je podkategorií mikrofluidik na rozdíl od kontinuálních mikrofluidik; mikrofluidika na bázi kapiček manipuluje s diskrétními objemy tekutin v nemísitelných fázích s nízkým Reynoldsovým počtem a režimy laminárního proudění. Zájem o mikrofluidické systémy na bázi kapiček v posledních desetiletích podstatně vzrostl. Mikrokapky umožňují pohodlnou manipulaci s miniaturními objemy (μl až fl) tekutin, poskytují lepší míchání, zapouzdření, třídění a snímání a vyhovují experimentům s vysokou propustností.[27] Efektivní využívání výhod kapiček na bázi mikrofluidik vyžaduje hluboké pochopení tvorby kapiček [28] provádět různé logické operace[29][30] jako je pohyb kapiček, třídění kapiček, slučování kapiček a rozpad kapiček.[31]
Digitální mikrofluidika
Alternativy k výše uvedeným systémům s kontinuálním tokem s uzavřeným kanálem zahrnují nové otevřené struktury, kde jsou diskrétní, nezávisle kontrolovatelné kapičky manipulovány na substrátu pomocí elektrosetování. V návaznosti na analogii digitální mikroelektroniky je tento přístup označován jako digitální mikrofluidika. Le Pesant et al. propagoval použití elektrokapilárních sil k pohybu kapiček po digitální stopě.[32] „Tekutý tranzistor“, který propagoval Cytonix[33] také hrála roli. Tato technologie byla následně komercializována Duke University. Použitím diskrétních kapiček jednotkového objemu[28] mikrofluidní funkce může být redukována na sadu opakovaných základních operací, tj. pohyb jedné jednotky tekutiny na jednu jednotku vzdálenosti. Tato „digitalizační“ metoda usnadňuje použití hierarchického a buněčného přístupu pro návrh mikrofluidního biočipu. Digitální mikrofluidika proto nabízí flexibilní a škálovatelnou architekturu systému i vysokou odolnost proti chybám schopnost. Navíc, protože každou kapičku lze ovládat nezávisle, mají tyto systémy také dynamickou rekonfigurovatelnost, přičemž je možné překonfigurovat skupiny jednotkových buněk v mikrofluidním poli, aby se změnila jejich funkčnost během souběžného provádění sady biologických testů. Ačkoli jsou s kapičkami manipulovány v uzavřených mikrofluidních kanálech, protože kontrola na kapičkách není nezávislá, neměla by být zaměňována za „digitální mikrofluidiku“. Jednou běžnou aktivační metodou pro digitální mikrofluidiku je elektrosetování na dielektriku (EWOD ).[34] V rámci paradigmatu digitální mikrofluidiky pomocí elektrosetování bylo prokázáno mnoho aplikací typu lab-on-a-chip. Nedávno však byly také demonstrovány další techniky manipulace s kapičkami pomocí magnetické síly,[35] povrchové akustické vlny, optoelektrické mazání, mechanické ovládání,[36] atd.
Papírová mikrofluidika
Papírová mikrofluidní zařízení vyplňují rostoucí mezeru v přenosných, levných a uživatelsky přívětivých lékařských diagnostických systémech.[37] Papírová mikrofluidika se spoléhá na fenomén kapilární penetrace v porézních médiích.[38] Pro vyladění penetrace tekutiny v porézních substrátech, jako je papír, ve dvou a třech rozměrech, lze řídit strukturu pórů, smáčivost a geometrii mikrofluidních zařízení, zatímco viskozita a rychlost odpařování kapaliny hrají další významnou roli. Mnoho takových zařízení obsahuje hydrofobní bariéry na hydrofilním papíru, které pasivně transportují vodné roztoky do odtoků, kde probíhají biologické reakce.[39] Aktuální aplikace zahrnují přenosnou detekci glukózy[40] a testování prostředí,[41] s nadějí na dosažení oblastí, které postrádají moderní lékařské diagnostické nástroje.
Mikrofluidika pro detekci částic
Jednou z oblastí aplikace, která zaznamenala značné akademické úsilí a určité komerční úsilí, je oblast detekce částic v tekutinách. Detekce částic malých částic přenášených kapalinami do průměru přibližně 1 μm se obvykle provádí pomocí a Počítadlo Coulter, ve kterém jsou generovány elektrické signály, když slabě vodivá tekutina, jako je v slaná voda prochází malým pórem (průměr ~ 100 μm), takže je generován elektrický signál, který je přímo úměrný poměru objemu částic k objemu pórů. Fyzika za tím je relativně jednoduchá, popsaná v klasickém článku DeBloise a Beana,[42] a implementace poprvé popsaná v Coulterově původním patentu.[43] To je metoda zvyklá např. velikost a počet erytrocytů (červených krvinek [wiki]) a leukocytů (bílé krvinky ) pro standardní rozbor krve. Obecný termín pro tuto metodu je odporové snímání pulsů (RPS); Počítání Coulter je ochranná známka. Metoda RPS však nefunguje dobře pro částice o průměru pod 1 μm, protože odstup signálu od šumu klesne pod spolehlivě detekovatelnou mez stanovenou většinou velikostí póru, kterým prochází analyt, a vstupním šumem prvního stupně zesilovač.
Mezní hodnota velikosti pórů v tradičních počítačích RPS Coulter je stanovena metodou použitou k vytvoření pórů, které, i když jsou obchodním tajemstvím, s největší pravděpodobností[podle koho? ] používá tradiční mechanické metody. Zde mohou mít mikrofluidika vliv: litografie -výroba mikrofluidních zařízení na bázi, nebo spíše výroba opakovaně použitelných forem pro výrobu mikrofluidních zařízení pomocí lití proces, je omezen na velikosti mnohem menší než tradiční obrábění. Kritické rozměry do 1 μm lze snadno vyrobit as trochou větší námahy a výdajů lze spolehlivě vzorovat i velikosti prvků pod 100 nm. To umožňuje levnou produkci pórů integrovaných do mikrofluidního obvodu, kde průměry pórů mohou dosáhnout velikosti řádově 100 nm, se současným snížením minimálních průměrů částic o několik řádů.
Ve výsledku došlo k určitému univerzitnímu vývoji počítání a dimenzování mikrofluidních částic [44][45][46][47][48][49][50][51][52][53] s doprovodnou komercializací této technologie. Tato metoda byla označena jako mikrofluidní odporové snímání pulsů (MRPS).
Mikrofluidní asistovaná magnetoforéza
Jednou z hlavních oblastí použití mikrofluidních zařízení je separace a třídění různých tekutin nebo typů buněk. Nedávný vývoj v oblasti mikrofluidiky zaznamenal integraci mikrofluidních zařízení s magnetoforéza: migrace částic pomocí a magnetické pole.[54] Toho lze dosáhnout odesláním tekutiny obsahující alespoň jednu magnetickou složku mikrofluidním kanálem, který má a magnet umístěné podél délky kanálu. To vytváří magnetické pole uvnitř mikrofluidního kanálu, který kreslí magneticky účinné látky, které účinně oddělují magnetické a nemagnetické složky tekutiny. Tuto techniku lze snadno použít v průmyslový nastavení, kde tekutina po ruce již obsahuje magneticky aktivní materiál. Například hrstka kovové nečistoty si mohou najít cestu k určitým spotřebním tekutinám, a to mléko a další Mléčné výrobky produkty.[55] Pohodlně se v případě mléka projevuje mnoho z těchto kovových kontaminantů paramagnetismus. Proto před balením může mléko protékat kanály s magnetickými gradienty jako prostředek k čištění kovových nečistot.
Jiné, více výzkumně orientované aplikace mikrofluidické magnetopoforézy jsou četné a jsou obecně zaměřeny na buňka oddělení. Obecný způsob, jak toho lze dosáhnout, zahrnuje několik kroků. Nejprve paramagnetická látka (obvykle mikronanočástice nebo a paramagnetická tekutina )[56] musí být funkcionalizováno zacílit na požadovaný typ buňky. Toho lze dosáhnout identifikací a transmembranální protein jedinečný pro požadovaný buněčný typ a následně funkcionalizující magnetické částice s komplementárními antigen nebo protilátka.[57][58][59][60][61] Jakmile jsou magnetické částice funkcionalizovány, jsou dispergovány v buněčné směsi, kde se vážou pouze na sledované buňky. Výsledná směs buněk / částic může poté protékat mikrofluidním zařízením s magnetickým polem k oddělení cílených buněk od ostatních.
Naopak, pro usnadnění účinného míchání v mikrokapkách nebo zátkách lze použít magnetoforézu podporovanou mikrofluidem. K dosažení tohoto cíle jsou mikrokapky injektovány paramagnetickými nanočásticemi a protékají přímým kanálem, který prochází rychle se střídajícími magnetickými poli. To způsobí, že magnetické částice budou v kapičce rychle tlačeny ze strany na stranu a výsledkem bude smíchání obsahu mikrokapiček.[60] To eliminuje potřebu zdlouhavých technických úvah, které jsou nezbytné pro tradiční míchání kapiček založené na kanálech. Další výzkum také ukázal, že separace buněk bez označení je možná suspendováním buněk v paramagnetické tekutině a využitím efektu magneto-Archimedes.[62][63] I když to eliminuje složitost funkcionalizace částic, je zapotřebí dalšího výzkumu, abychom plně porozuměli fenoménu magneto-Archimedes a jak ho lze za tímto účelem použít. Toto není vyčerpávající seznam různých aplikací mikrofluidické magnetophorézy; výše uvedené příklady pouze zdůrazňují jeho univerzálnost separační technika v současných i budoucích aplikacích.
Klíčové oblasti použití
Mezi mikrofluidní struktury patří mikropneumatické systémy, tj. Mikrosystémy pro manipulaci s kapalinami mimo čip (kapalinová čerpadla, plynové ventily atd.), A mikrofluidní struktury pro manipulaci s nanolitry (nl) a pikolitry (pl) na čipu.[64] Nejúspěšnější komerční aplikací mikrofluidiky je doposud inkoustová tisková hlava.[65] Pokroky mikrofluidní výroby navíc znamenají, že výrobci mohou vyrábět zařízení z levných plastů[66] a automaticky ověřit kvalitu dílu.[67]
Pokrok v technologii mikrofluidiky přináší revoluci molekulární biologie postupy pro enzymatickou analýzu (např. glukóza a laktát testy ), DNA analýza (např. polymerázová řetězová reakce a vysokou propustností sekvenování ), proteomika, a v chemické syntéze.[22][68] Základní myšlenkou mikrofluidních biočipů je integrace test operace, jako je detekce, stejně jako předúprava vzorku a příprava vzorku na jednom čipu.[69][70]
Objevující se oblast použití pro biočipy je klinická patologie, zejména okamžité bod péče diagnóza nemoci.[71] Kromě toho zařízení založená na mikrofluidice, schopná nepřetržitého vzorkování a testování vzorků vzduchu / vody v reálném čase pro biochemické toxiny a další nebezpečné patogeny, může sloužit jako vždy zapnuto "alarm biologického kouře" pro včasné varování.
Mikrofluidní technologie vedla k vytvoření výkonných nástrojů pro biology k řízení kompletního buněčného prostředí, což vedlo k novým otázkám a objevům. Níže je uvedeno mnoho různých výhod této technologie pro mikrobiologii:
- Obecné studie jednotlivých buněk včetně růstu [72][27]
- Stárnutí buněk: mikrofluidní zařízení, jako je „mateřský stroj“, umožňují sledování tisíců jednotlivých buněk po mnoho generací, dokud nezemřou.[72]
- Mikroprostředí: od mechanického prostředí [73] chemickému prostředí [74][75]
- Přesné časoprostorové gradienty koncentrace začleněním více chemických vstupů do jednoho zařízení [76]
- Měření síly adherentních buněk nebo omezených chromozomů: s objekty zachycenými v mikrofluidním zařízení lze přímo manipulovat pomocí optická pinzeta nebo jiné metody generování síly [77]
- Omezování buněk a vyvíjení řízených sil spojením s externími metodami generování síly, jako je Stokesův tok, optická pinzeta, nebo řízená deformace PDMS (Polydimethylsiloxan ) přístroj [77][78][79]
- Integrace elektrického pole [79]
- Rostlina na čipu a rostlinná tkáňová kultura [80]
- Antibiotická rezistence: mikrofluidní zařízení lze použít jako heterogenní prostředí pro mikroorganismy. V heterogenním prostředí je snazší vývoj mikroorganismu. To může být užitečné pro testování zrychlení evoluce mikroorganismu / pro testování vývoje rezistence na antibiotika.
Některé z těchto oblastí jsou dále rozpracovány v následujících částech:
DNA čipy (microarrays)
Rané biočipy byly založeny na myšlence a DNA microarray např. GeneChip DNAarray od Affymetrix, což je kousek skleněného, plastového nebo silikonového substrátu, na který jsou v mikroskopickém poli připevněny kousky DNA (sondy). Podobně jako a DNA microarray, a proteinové pole je miniaturní pole, kde je mnoho různých agentů zachycení, nejčastěji monoklonálních protilátky, jsou uloženy na povrchu čipu; používají se k určení přítomnosti a / nebo množství bílkoviny v biologických vzorcích, např. krev. Nevýhodou DNA a proteinová pole je, že nejsou ani rekonfigurovatelné, ani škálovatelné po výrobě. Digitální mikrofluidika byl popsán jako prostředek k provedení Digitální PCR.
Molekulární biologie
Kromě mikročipů byly biočipy navrženy pro dvourozměrné elektroforéza,[81] přepis analýza,[82] a PCR zesílení.[83] Mezi další aplikace patří různá elektroforéza a kapalinová chromatografie aplikace pro bílkoviny a DNA, separace buněk, zejména separace krevních buněk, proteinová analýza, manipulace s buňkami a analýza včetně analýzy životaschopnosti buněk [27] a mikroorganismus zachycení.[70]
Evoluční biologie
Kombinací mikrofluidik s krajinná ekologie a nanofluidika „Nano / mikroskopicky vytvořená fluidní krajina může být postavena vybudováním místních záplat bakteriální místo výskytu a spojovat je rozptýlenými chodbami. Výsledné krajiny mohou být použity jako fyzické implementace adaptivní krajina,[84] generováním prostorové mozaiky příležitostí rozmístěných v prostoru a čase. Nerovnoměrná povaha těchto fluidních krajin umožňuje studium adaptace bakteriálních buněk v a metapopulace Systém. The evoluční ekologie těchto bakteriálních systémů v těchto syntetických ekosystémech umožňuje použití biofyzika řešit otázky v evoluční biologie.
Chování buněk
Schopnost vytvářet přesné a pečlivě řízené chemoatraktant gradienty činí mikrofluidiku ideálním nástrojem ke studiu pohyblivosti,[85] chemotaxe a schopnost vyvinout / vyvinout rezistenci na antibiotika u malých populací mikroorganismů a v krátkém časovém období. Tyto mikroorganismy včetně bakterie [86] a široká škála organismů, které tvoří mořské mikrobiální smyčka,[87] zodpovědný za regulaci velké části biogeochemie oceánů.
Mikrofluidika také velmi pomohla při studiu durotaxe usnadněním vytváření durotaktických (tuhostí) přechodů.
Buněčná biofyzika
Usměrněním pohybu jednotlivých plaveckých bakterií[88] mikrofluidní struktury lze použít k extrakci mechanického pohybu z populace pohyblivých bakteriálních buněk.[89] Tímto způsobem lze postavit rotory poháněné bakteriemi.[90][91]
Optika
Sloučení mikrofluidiky a optiky je typicky známé jako optofluidika. Příklady optofluidních zařízení jsou laditelná mikročočková pole[92][93] a optofluidní mikroskopy.
Mikrofluidní tok umožňuje rychlou propustnost vzorku, automatické zobrazování velkých populací vzorků a také 3D funkce.[94][95] nebo superrozlišení.[96]
Vysoce účinná kapalinová chromatografie (HPLC)
HPLC v oblasti mikrofluidik má dvě různé formy. Dřívější návrhy zahrnovaly protékání kapaliny přes HPLC kolonu, poté přenos eluované kapaliny do mikrofluidních čipů a přímé připojení HPLC kolon k mikrofluidnímu čipu.[97] Rané metody měly tu výhodu, že usnadnily detekci z určitých strojů, jako jsou ty, které měří fluorescenci.[98] Novější návrhy mají plně integrované HPLC kolony do mikrofluidních čipů. Hlavní výhodou integrace HPLC kolon do mikrofluidních zařízení je menší tvarový faktor, kterého lze dosáhnout, což umožňuje kombinovat další funkce v rámci jednoho mikrofluidního čipu. Integrované čipy lze také vyrobit z několika různých materiálů, včetně skla a polyimidu, které se zcela liší od standardního materiálu PDMS používané v mnoha různých mikrofluidních zařízeních na bázi kapiček.[99][100] To je důležitá vlastnost, protože různé aplikace mikrofluidních čipů HPLC mohou vyžadovat různé tlaky. PDMS selhává ve srovnání s vysokotlakým použitím ve srovnání se sklem a polyimidem. Vysoká všestrannost integrace HPLC zajišťuje robustnost tím, že se vyhýbá spojům a spojům mezi kolonou a čipem.[101] Schopnost v budoucnu vycházet z uvedených návrhů umožňuje oblasti mikrofluidiky pokračovat v rozšiřování svých potenciálních aplikací.
Potenciální aplikace obklopující integrované HPLC kolony v mikrofluidních zařízeních se ukázaly jako expanzivní za posledních 10–15 let. Integrace takových kolon umožňuje provádět experimenty, kde byly materiály s nízkou dostupností nebo velmi drahé, jako například v biologické analýze proteinů. Toto snížení objemů reagentů umožňuje nové experimenty, jako je analýza jednobuněčných proteinů, které kvůli omezením velikosti předchozích zařízení dříve přicházely s velkými obtížemi.[102] Spojení zařízení s HPLC čipem s jinými spektrometrickými metodami, jako je hmotnostní spektrometrie, umožňuje zvýšenou důvěru v identifikaci požadovaných druhů, jako jsou proteiny.[103] Mikrofluidní čipy byly také vytvořeny s vnitřními zpožďovacími linkami, které umožňují generování gradientu k dalšímu zlepšení HPLC, což může snížit potřebu dalších separací.[104] Některé další praktické aplikace integrovaných HPLC čipů zahrnují stanovení přítomnosti léčiva u člověka prostřednictvím vlasů[105] a značení peptidů kapalinovou chromatografií na reverzní fázi.[106]
Akustické vyhazování kapiček (ADE)
Akustické vyhazování kapiček používá puls ultrazvuk přesunout malé objemy tekutiny (obvykle nanolitry nebo pikolitry) bez jakéhokoli fyzického kontaktu. Tato technologie zaměřuje akustickou energii na vzorek kapaliny, aby vyvrhovala kapičky tak malé jako miliontina miliontiny litru (pikoliter = 10−12 litr). Technologie ADE je velmi šetrný proces a lze ji použít k přenosu proteinů, DNA s vysokou molekulovou hmotností a živých buněk bez poškození nebo ztráty životaschopnosti. Díky této vlastnosti je technologie vhodná pro širokou škálu aplikací včetně proteomika a buněčné testy.
Palivové články
Mikrofluidní palivové články může používat laminární tok k oddělení paliva a jeho oxidantu k řízení interakce dvou tekutin bez fyzické bariéry, kterou vyžadují konvenční palivové články.[107][108][109]
Astrobiologie
Abychom pochopili, jaké vyhlídky na život existují jinde ve vesmíru, astrobiologové se zajímají o měření chemického složení extraplanetárních těles.[110] Díky své malé velikosti a široké funkčnosti jsou mikrofluidní zařízení jedinečně vhodná pro tyto vzdálené analýzy vzorků.[111][112][113] Z mimozemského vzorku lze organický obsah vyhodnotit pomocí mikročipu kapilární elektroforéza a selektivní fluorescenční barviva.[114] Tato zařízení jsou schopna detekovat aminokyseliny,[115] peptidy,[116] mastné kyseliny,[117] a jednoduché aldehydy, ketony,[118] a thioly.[119] Tyto analýzy společně by mohly umožnit účinnou detekci klíčových složek života a doufejme, že budou informovat o našem hledání fungujícího mimozemského života.[120]
Budoucí pokyny
- Testy na mikrofluidní léky:[121]
- Charakterizace na čipu:[122]
- Mikrofluidika ve třídě: On-chip acidobazické titrace[123]
- Sepse detekce za minuty, ne za dny.
- Odemknutí víceúhlového zobrazování pro mikrofluidní zařízení [124]
Viz také
- Knihovna Advanced Simulation
- Mikrofluidika na bázi kapiček
- Tekutiny
- Mikrofyziometrie
- Mikročerpadla
- Mikroventily
- Elektrokinetika indukovaného náboje
- Laboratoř na čipu
- μFluids @ Home
- Papírová mikrofluidika
- Mikrofluidní buněčná kultura
- Mikrofluidní modulační spektroskopie
Reference
- ^ Terry SC, Jerman JH, Angell JB (prosinec 1979). "Plynový chromatografický analyzátor vzduchu vyrobený na křemíkové destičce". Transakce IEEE na elektronových zařízeních. 26 (12): 1880–6. Bibcode:1979ITED ... 26.1880T. doi:10.1109 / T-ED.1979.19791. S2CID 21971431.
- ^ Kirby BJ (2010). Mechanika tekutin v mikroskopickém a nanoměřítku: Transport v mikrofluidních zařízeních. Cambridge University Press.
- ^ Karniadakis GM, Beskok A, Aluru N (2005). Mikrotoky a nanoflowy. Springer Verlag.
- ^ Bruus H (2007). Teoretická mikrofluidika. Oxford University Press.
- ^ Shkolnikov V (2019). Principy mikrofluidiky. ISBN 978-1790217281.
- ^ Tabeling P (2005). Úvod do mikrofluidiky. Oxford University Press.
- ^ Chokkalingam V, Weidenhof B, Krämer M, Maier WF, Herminghaus S, Seemann R (červenec 2010). „Optimalizované mikrofluidické schéma založené na kapkách pro reakce sol-gel“. Laboratoř na čipu. 10 (13): 1700–5. doi:10.1039 / b926976b. PMID 20405061.
- ^ Shestopalov I, Tice JD, Ismagilov RF (srpen 2004). „Vícekroková syntéza nanočástic prováděná v milisekundovém časovém měřítku v systému založeném na mikrofluidních kapkách“ (PDF). Laboratoř na čipu. 4 (4): 316–21. doi:10,1039 / b403378g. PMID 15269797.
- ^ Thomas, Daniel J .; McCall, Caitlin; Tehrani, Zari; Claypole, Tim C. (červen 2017). „Trojrozměrná –tištěná laboratoř na čipu s mikroelektronikou a integrací křemíku“. Bod péče. 16 (2): 97–101. doi:10.1097 / POC.0000000000000132. ISSN 1533-029X.
- ^ A b C Berthier J, Brakke KA, Berthier E (2016-08-01). Otevřete mikrofluidiku. doi:10.1002/9781118720936. ISBN 9781118720936.
- ^ Pfohl T, Mugele F, Seemann R, Herminghaus S (prosinec 2003). "Trendy v mikrofluidice se složitými tekutinami". ChemPhysChem. 4 (12): 1291–8. doi:10.1002 / cphc.200300847. PMID 14714376.
- ^ A b C Kaigala GV, Lovchik RD, Delamarche E (listopad 2012). „Mikrofluidika v„ otevřeném prostoru “pro provádění lokalizované chemie na biologických rozhraních“. Angewandte Chemie. 51 (45): 11224–40. doi:10,1002 / anie.201201798. PMID 23111955.
- ^ Li C, Boban M, Tuteja A (duben 2017). „Emulgace voda v oleji s otevřeným kanálem v mikrofluidních zařízeních na bázi papíru“. Laboratoř na čipu. 17 (8): 1436–1441. doi:10.1039 / c7lc00114b. PMID 28322402. S2CID 5046916.
- ^ A b Casavant BP, Berthier E, Theberge AB, Berthier J, Montanez-Sauri SI, Bischel LL a kol. (Červen 2013). „Suspendovaná mikrofluidika“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 110 (25): 10111–6. Bibcode:2013PNAS..11010111C. doi:10.1073 / pnas.1302566110. PMC 3690848. PMID 23729815.
- ^ Guckenberger DJ, de Groot TE, Wan AM, Beebe DJ, Young EW (červen 2015). „Micromilling: metoda ultrarychlého prototypování plastových mikrofluidních zařízení“. Laboratoř na čipu. 15 (11): 2364–78. doi:10.1039 / c5lc00234f. PMC 4439323. PMID 25906246.
- ^ Truckenmüller R, Rummler Z, Schaller T, Schomburg WK (13.06.2002). "Nízké náklady na termoformování čipů pro mikro fluidní analýzu". Journal of Micromechanics and Microengineering. 12 (4): 375–379. Bibcode:2002JMiMi..12..375T. doi:10.1088/0960-1317/12/4/304. ISSN 0960-1317.
- ^ Jeon JS, Chung S, Kamm RD, Charest JL (duben 2011). „Horké ražení pro výrobu mikrofluidní 3D platformy pro buněčnou kulturu“. Biomedicínské mikrozařízení. 13 (2): 325–33. doi:10.1007 / s10544-010-9496-0. PMC 3117225. PMID 21113663.
- ^ Young EW, Berthier E, Guckenberger DJ, Sackmann E, Lamers C, Meyvantsson I, et al. (Únor 2011). „Rapid prototyping of arrayed microfluidic systems in polystyrene for cell-based assays“. Analytická chemie. 83 (4): 1408–17. doi:10.1021 / ac102897h. PMC 3052265. PMID 21261280.
- ^ Bouaidat S, Hansen O, Bruus H, Berendsen C, Bau-Madsen NK, Thomsen P a kol. (Srpen 2005). "Povrchově řízený kapilární systém; teorie, experimenty a aplikace". Laboratoř na čipu. 5 (8): 827–36. doi:10.1039 / b502207j. PMID 16027933. S2CID 18125405.
- ^ Kachel S, Zhou Y, Scharfer P, Vrančić C, Petrich W, Schabel W (únor 2014). "Odpařování z otevřených mikrokanálových drážek". Laboratoř na čipu. 14 (4): 771–8. doi:10.1039 / c3lc50892g. PMID 24345870.
- ^ Ogawa M, Higashi K, Miki N (srpen 2015). „Vývoj hydrogelových mikrozkumavek pro kultivaci mikrobů v otevřeném prostředí“. Mikromotory. 2015 (6): 5896–9. doi:10,3390 / mi8060176. PMC 6190135. PMID 26737633.
- ^ A b Konda A, Morin SA (červen 2017). „Flow-direct syntéza prostorově variantních polí větvených mezostruktur oxidu zinečnatého“. Nanoměřítko. 9 (24): 8393–8400. doi:10.1039 / C7NR02655B. PMID 28604901.
- ^ Chang HC, Yeo L (2009). Elektrokineticky poháněná mikrofluidika a nanofluidika. Cambridge University Press.
- ^ "fluidní tranzistor". Archivovány od originál 8. července 2011.
- ^ Tseng T, Li M, Freitas DN, McAuley T, Li B, Ho T, Araci IE, Schlichtmann U (2018). „Columba 2.0: Co-Layout Synthesis Tool for Continuous-Flow Microfluidic Biochips“. Transakce IEEE na počítačově podporovaném návrhu integrovaných obvodů a systémů. 37 (8): 1588–1601. doi:10.1109 / TCAD.2017.2760628. S2CID 49893963.
- ^ Churchman, Adam H. (2018). „Data spojená s„ kombinovanými cestami zaměřenými na tok a samosestavováním pro tvorbu mikrobublinek stabilizovaných lipidy v oleji'Univerzita v Leedsu. doi:10.5518/153. Citovat deník vyžaduje
| deník =
(Pomoc) - ^ A b C Chokkalingam V, Tel J, Wimmers F, Liu X, Semenov S, Thiele J a kol. (Prosinec 2013). „Sondování buněčné heterogenity v imunitních buňkách vylučujících cytokiny pomocí kapiček na bázi mikrofluidik“. Laboratoř na čipu. 13 (24): 4740–4. doi:10.1039 / C3LC50945A. PMID 24185478. S2CID 46363431.
- ^ A b Chokkalingam V, Herminghaus S, Seemann R (2008). „Samosynchronizující se párová produkce monodisperzních kapiček mikrofluidní krokovou emulgací“. Aplikovaná fyzikální písmena. 93 (25): 254101. Bibcode:2008ApPhL..93y4101C. doi:10.1063/1.3050461. Archivovány od originál dne 2013-01-13.
- ^ Teh SY, Lin R, Hung LH, Lee AP (únor 2008). "Kapičková mikrofluidika". Laboratoř na čipu. 8 (2): 198–220. doi:10.1039 / B715524G. PMID 18231657. S2CID 18158748.
- ^ Prakash M, Gershenfeld N (únor 2007). "Mikrofluidní bublinová logika". Věda. 315 (5813): 832–5. Bibcode:2007Sci ... 315..832P. CiteSeerX 10.1.1.673.2864. doi:10.1126 / science.1136907. PMID 17289994. S2CID 5882836.
- ^ Samie M, Salari A, Shafii MB (květen 2013). "Rozpad mikrokapiček v asymetrických T křižovatkách". Fyzický přehled E. 87 (5): 053003. Bibcode:2013PhRvE..87e3003S. doi:10.1103 / PhysRevE.87.053003. PMID 23767616.
- ^ Le Pesant et al., Elektrody pro zařízení pracující s elektricky řízeným přemístěním kapaliny, US Pat. Č. 4,569,575, 11. února 1986.
- ^ Hledání ocenění NSF: Pokročilé výsledky hledání
- ^ Junghoon Lee; Chang-Jin Kim (červen 2000). „Mikropůsobení řízené povrchovým napětím založené na kontinuálním elektrosetování“. Časopis mikroelektromechanických systémů. 9 (2): 171–180. doi:10.1109/84.846697. ISSN 1057-7157. S2CID 25996316.
- ^ Zhang Y, Nguyen NT (březen 2017). "Magnetická digitální mikrofluidika - recenze". Laboratoř na čipu. 17 (6): 994–1008. doi:10.1039 / c7lc00025a. hdl:10072/344389. PMID 28220916. S2CID 5013542.
- ^ Shemesh J, Bransky A, Khoury M, Levenberg S (říjen 2010). "Pokročilá mikrofluidní manipulace s kapičkami založená na piezoelektrické aktivaci". Biomedicínské mikrozařízení. 12 (5): 907–14. doi:10.1007 / s10544-010-9445-r. PMID 20559875. S2CID 5298534.
- ^ Berthier J, Brakke KA, Berthier E (2016). Otevřete mikrofluidiku. John Wiley & Sons, Inc., str. 229–256. doi:10.1002 / 9781118720936.ch7. ISBN 9781118720936.
- ^ Liu M, Suo S, Wu J, Gan Y, Ah Hanaor D, Chen CQ (březen 2019). "Přizpůsobení porézního média pro regulovatelný kapilární tok". Journal of Colloid and Interface Science. 539: 379–387. Bibcode:2019JCIS..539..379L. doi:10.1016 / j.jcis.2018.12.068. PMID 30594833.
- ^ Galindo-Rosales, Francisco José (26. 05. 2017). Složité proudy tekutin v mikrofluidice. Springer. ISBN 9783319595931.
- ^ Martinez AW, Phillips ST, Butte MJ, Whitesides GM (2007). „Vzorovaný papír jako platforma pro levné, maloobjemové a přenosné biologické testy“. Angewandte Chemie. 46 (8): 1318–20. doi:10.1002 / anie.200603817. PMC 3804133. PMID 17211899.
- ^ Park TS, Yoon J (2015-03-01). „Detekce smartphonu Escherichia coli ze vzorků polní vody na papírové mikrofluidice“. Deník senzorů IEEE. 15 (3): 1902. Bibcode:2015ISenJ..15.1902P. doi:10.1109 / JSEN.2014.2367039. S2CID 34581378.
- ^ DeBlois, R. W .; Bean, C. P. (1970). "Počítání a dimenzování submikronových částic metodou odporového pulzu". Rev. Sci. Instrum. 41 (7): 909–916. Bibcode:1970RScI ... 41..909D. doi:10.1063/1.1684724.
- ^ USA 2656508 „Wallace H. Coulter,„ Prostředky pro počítání částic suspendovaných v kapalině “, zveřejněné 20. října 1953
- ^ Kasianowicz, K .; Brandin, E .; Branton, D .; Deamer, D. W. (1996). "Charakterizace jednotlivých polynukleotidových molekul pomocí membránového kanálu". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93 (24): 13770–3. Bibcode:1996PNAS ... 9313770K. doi:10.1073 / pnas.93.24.13770. PMC 19421. PMID 8943010.
- ^ Li, J .; Gershow, M .; Stein, D .; Brandin, E .; Golovchenko, J. (2003). „Molekuly a konfigurace DNA v nanopórovém mikroskopu v pevné fázi“. Přírodní materiály. 2 (9): 611–5. Bibcode:2003NatMa ... 2..611L. doi:10.1038 / nmat965. PMID 12942073. S2CID 7521907.
- ^ Uram, J. D .; Ke, K .; Hunt, A. J .; Mayer, M. (2006). „Testy afinity bez označení rychlou detekcí imunitních komplexů v submikrometrických pórech“. Angew. Chem. Int. Vyd. 45 (14): 2281–5. doi:10.1002 / anie.200502862. hdl:2027.42/50668. PMID 16506296.
- ^ Saleh, O .; Sohn, L.L. (2003). "Umělý nanopór pro molekulární snímání". Nano Lett. 3 (1): 37–38. Bibcode:2003 NanoL ... 3 ... 37S. doi:10.1021 / nl0255202.
- ^ Sen, Y.-H .; Karnik, R. (2009). "Zkoumání translokace molekul l-DNA prostřednictvím nanopórů PDMS". Anální. Bioanal. Chem. 394 (2): 437–46. doi:10.1007 / s00216-008-2529-3. hdl:1721.1/51892. PMID 19050856. S2CID 7442686.
- ^ Lewpiriyawong, N .; Kandaswamy, K .; Yang, C .; Ivanov, V.; Stocker, R. (2011). "Microfluidic Characterization and Continuous Separation of Cells and Particles Using Conducting Poly(dimethyl siloxane) Electrode Induced Alternating Current-Dielectrophoresis". Anální. Chem. 83 (24): 9579–85. doi:10.1021/ac202137y. PMID 22035423.
- ^ Rickel, J. M. Robert (2018). "A flow focusing microfluidic device with an integrated Coulter particle counter for production, counting and size characterization of monodisperse microbubbles". Lab Chip. 18 (17): 2653–2664. doi:10.1039/C8LC00496J. PMC 6566100. PMID 30070301.
- ^ Lewpiriyawong, N.; Yang, C. (2012). "AC-dielectrophoretic characterization and separation of submicron and micron particles using sidewall Ag-PDMS electrodes". Biomicrofluidics. 6 (1): 12807–128079. doi:10.1063/1.3682049. PMC 3365326. PMID 22662074.
- ^ Gnyawali, V.; Strohm, E. M.; Wang, O.; Tsai, S. S. H.; Kolios, M. C. (2019). "Simultaneous Acoustic and Photoacoustic Microfluidic Flow Cytometry for Label-free Analysis". Sci. Rep. 9 (1): 1585. Bibcode:2019NatSR...9.1585G. doi:10.1038/s41598-018-37771-5. PMC 6367457. PMID 30733497.
- ^ Weiss, A. C. G.; Kruger, K.; Besford, Q. A.; Schlenk, M.; Kempe, K.; Forster, S.; Caruso, F. (2019). "In Situ Characterization of Protein Corona Formation on Silica Microparticles Using Confocal Laser Scanning Microscopy Combined with Microfluidics". ACS Appl. Matl. And Interfaces. 11 (2): 2459–2469. doi:10.1021/acsami.8b14307. hdl:11343/219876. PMID 30600987.
- ^ Munaz A, Shiddiky MJ, Nguyen NT (May 2018). "Recent advances and current challenges in magnetophoresis based micro magnetofluidics". Biomicrofluidics. 12 (3): 031501. doi:10.1063/1.5035388. PMC 6013300. PMID 29983837.
- ^ Dibaji S, Rezai P (2020-06-01). "Triplex Inertia-Magneto-Elastic (TIME) sorting of microparticles in non-Newtonian fluids". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 503: 166620. Bibcode:2020JMMM..50366620D. doi:10.1016/j.jmmm.2020.166620. ISSN 0304-8853.
- ^ Alnaimat F, Dagher S, Mathew B, Hilal-Alnqbi A, Khashan S (November 2018). "Microfluidics Based Magnetophoresis: A Review". Chemical Record. 18 (11): 1596–1612. doi:10.1002/tcr.201800018. PMID 29888856.
- ^ Dibaji S, Rezai P (2020-06-01). "Triplex Inertia-Magneto-Elastic (TIME) sorting of microparticles in non-Newtonian fluids". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 503: 166620. Bibcode:2020JMMM..50366620D. doi:10.1016/j.jmmm.2020.166620. ISSN 0304-8853.
- ^ Unni M, Zhang J, George TJ, Segal MS, Fan ZH, Rinaldi C (March 2020). "Engineering magnetic nanoparticles and their integration with microfluidics for cell isolation". 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.
- ^ Xia N, Hunt TP, Mayers BT, Alsberg E, Whitesides GM, Westervelt RM, Ingber DE (December 2006). "Combined microfluidic-micromagnetic separation of living cells in continuous flow". Biomedical Microdevices. 8 (4): 299–308. doi:10.1007/s10544-006-0033-0. PMID 17003962. S2CID 14534776.
- ^ A b Pamme N (January 2006). "Magnetism and microfluidics". Laboratoř na čipu. 6 (1): 24–38. doi:10.1039/B513005K. PMID 16372066.
- ^ Song K, Li G, Zu X, Du Z, Liu L, Hu Z (March 2020). "The Fabrication and Application Mechanism of Microfluidic Systems for High Throughput Biomedical Screening: A Review". Micromachines. 11 (3): 297. doi:10.3390/mi11030297. PMC 7143183. PMID 32168977.
- ^ Gao Q, Zhang W, Zou H, Li W, Yan H, Peng Z, Meng G (2019). "Label-free manipulation via the magneto-Archimedes effect: fundamentals, methodology and applications". Materiálové horizonty. 6 (7): 1359–1379. doi:10.1039/C8MH01616J. ISSN 2051-6347.
- ^ Akiyama Y, Morishima K (2011-04-18). "Label-free cell aggregate formation based on the magneto-Archimedes effect". Aplikovaná fyzikální písmena. 98 (16): 163702. Bibcode:2011ApPhL..98p3702A. doi:10.1063/1.3581883. ISSN 0003-6951.
- ^ Nguyen NT, Wereley S (2006). Fundamentals and Applications of Microfluidics. Artech House.
- ^ DeMello AJ (July 2006). "Control and detection of chemical reactions in microfluidic systems". Příroda. 442 (7101): 394–402. Bibcode:2006Natur.442..394D. doi:10.1038/nature05062. PMID 16871207. S2CID 4421580.
- ^ Pawell RS, Inglis DW, Barber TJ, Taylor RA (2013). "Manufacturing and wetting low-cost microfluidic cell separation devices". Biomicrofluidics. 7 (5): 56501. doi:10.1063/1.4821315. PMC 3785532. PMID 24404077.
- ^ Pawell RS, Taylor RA, Morris KV, Barber TJ (2015). "Automating microfluidic part verification". Microfluidics and Nanofluidics. 18 (4): 657–665. doi:10.1007/s10404-014-1464-1. S2CID 96793921.
- ^ Cheng JJ, Nicaise SM, Berggren KK, Gradečak S (January 2016). "Dimensional Tailoring of Hydrothermally Grown Zinc Oxide Nanowire Arrays". Nano dopisy. 16 (1): 753–9. Bibcode:2016NanoL..16..753C. doi:10.1021/acs.nanolett.5b04625. PMID 26708095.
- ^ Herold KE (2009). Rasooly A (ed.). Lab-on-a-Chip Technology: Fabrication and Microfluidics. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-46-2.
- ^ A b Herold KE (2009). Rasooly A (ed.). Lab-on-a-Chip Technology: Biomolecular Separation and Analysis. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
- ^ Barrett MP, Cooper JM, Regnault C, Holm SH, Beech JP, Tegenfeldt JO, Hochstetter A (October 2017). "Microfluidics-Based Approaches to the Isolation of African Trypanosomes". Patogeny. 6 (4): 47. doi:10.3390/pathogens6040047. PMC 5750571. PMID 28981471.
- ^ A b Wang P, Robert L, Pelletier J, Dang WL, Taddei F, Wright A, Jun S (June 2010). "Robust growth of Escherichia coli". Aktuální biologie. 20 (12): 1099–103. doi:10.1016/j.cub.2010.04.045. PMC 2902570. PMID 20537537.
- ^ Manbachi A, Shrivastava S, Cioffi M, Chung BG, Moretti M, Demirci U, et al. (Květen 2008). "Microcirculation within grooved substrates regulates cell positioning and cell docking inside microfluidic channels". Laboratoř na čipu. 8 (5): 747–54. doi:10.1039/B718212K. PMC 2668874. PMID 18432345.
- ^ Yliperttula M, Chung BG, Navaladi A, Manbachi A, Urtti A (October 2008). "High-throughput screening of cell responses to biomaterials". European Journal of Pharmaceutical Sciences. 35 (3): 151–60. doi:10.1016/j.ejps.2008.04.012. PMID 18586092.
- ^ Gilbert DF, Mofrad SA, Friedrich O, Wiest J (February 2019). "Proliferation characteristics of cells cultured under periodic versus static conditions". Cytotechnologie. 71 (1): 443–452. doi:10.1007/s10616-018-0263-z. PMC 6368509. PMID 30515656.
- ^ Chung BG, Manbachi A, Saadi W, Lin F, Jeon NL, Khademhosseini A (2007). "A gradient-generating microfluidic device for cell biology". Žurnál vizualizovaných experimentů. 7 (7): 271. doi:10.3791/271. PMC 2565846. PMID 18989442.
- ^ A b Pelletier J, Halvorsen K, Ha BY, Paparcone R, Sandler SJ, Woldringh CL, et al. (Říjen 2012). "Physical manipulation of the Escherichia coli chromosome reveals its soft nature". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 109 (40): E2649-56. Bibcode:2012PNAS..109E2649P. doi:10.1073/pnas.1208689109. PMC 3479577. PMID 22984156.
- ^ Amir A, Babaeipour F, McIntosh DB, Nelson DR, Jun S (April 2014). "Bending forces plastically deform growing bacterial cell walls". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 111 (16): 5778–83. arXiv:1305.5843. Bibcode:2014PNAS..111.5778A. doi:10.1073/pnas.1317497111. PMC 4000856. PMID 24711421.
- ^ A b Choi JW, Rosset S, Niklaus M, Adleman JR, Shea H, Psaltis D (March 2010). "3-dimensional electrode patterning within a microfluidic channel using metal ion implantation" (PDF). Laboratoř na čipu. 10 (6): 783–8. doi:10.1039/B917719A. PMID 20221568.
- ^ Yetisen AK, Jiang L, Cooper JR, Qin Y, Palanivelu R, Zohar Y (May 2011). "A microsystem-based assay for studying pollen tube guidance in plant reproduction". J. Micromech. Microeng. 25 (5): 054018. Bibcode:2011JMiMi..21e4018Y. doi:10.1088/0960-1317/21/5/054018. S2CID 12989263.
- ^ Fan H, Das C, Chen H (2009). "Two-Dimensional Electrophoresis in a Chip". In Herold KE, Rasooly A (eds.). Lab-on-a-Chip Technology: Biomolecular Separation and Analysis. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
- ^ Bontoux N, Dauphinot L, Potier MC (2009). "Elaborating Lab-on-a-Chips for Single-cell Transcriptome Analysis". In Herold KE, Rasooly A (eds.). Lab-on-a-Chip Technology: Biomolecular Separation and Analysis. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
- ^ Cady NC (2009). "Microchip-based PCR Amplification Systems". Lab-on-a-Chip Technology: Biomolecular Separation and Analysis. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-47-9.
- ^ Keymer JE, Galajda P, Muldoon C, Park S, Austin RH (November 2006). "Bacterial metapopulations in nanofabricated landscapes". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 103 (46): 17290–5. Bibcode:2006PNAS..10317290K. doi:10.1073/pnas.0607971103. PMC 1635019. PMID 17090676.
- ^ Hochstetter A, Stellamanns E, Deshpande S, Uppaluri S, Engstler M, Pfohl T (April 2015). "Microfluidics-based single cell analysis reveals drug-dependent motility changes in trypanosomes" (PDF). Laboratoř na čipu. 15 (8): 1961–8. doi:10.1039/C5LC00124B. PMID 25756872.
- ^ Ahmed T, Shimizu TS, Stocker R (November 2010). "Microfluidics for bacterial chemotaxis". Integrativní biologie. 2 (11–12): 604–29. doi:10.1039/C0IB00049C. hdl:1721.1/66851. PMID 20967322.
- ^ Seymour JR, Simó R, Ahmed T, Stocker R (July 2010). "Chemoattraction to dimethylsulfoniopropionate throughout the marine microbial food web". Věda. 329 (5989): 342–5. Bibcode:2010Sci...329..342S. doi:10.1126/science.1188418. PMID 20647471. S2CID 12511973.
- ^ Galajda P, Keymer J, Chaikin P, Austin R (December 2007). "A wall of funnels concentrates swimming bacteria". Journal of Bacteriology. 189 (23): 8704–7. doi:10.1128/JB.01033-07. PMC 2168927. PMID 17890308.
- ^ Angelani L, Di Leonardo R, Ruocco G (January 2009). "Self-starting micromotors in a bacterial bath". Dopisy o fyzické kontrole. 102 (4): 048104. arXiv:0812.2375. Bibcode:2009PhRvL.102d8104A. doi:10.1103/PhysRevLett.102.048104. PMID 19257480. S2CID 33943502.
- ^ Di Leonardo R, Angelani L, Dell'arciprete D, Ruocco G, Iebba V, Schippa S, et al. (Květen 2010). "Bacterial ratchet motors". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (21): 9541–5. arXiv:0910.2899. Bibcode:2010PNAS..107.9541D. doi:10.1073/pnas.0910426107. PMC 2906854. PMID 20457936.
- ^ Sokolov A, Apodaca MM, Grzybowski BA, Aranson IS (January 2010). "Swimming bacteria power microscopic gears". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (3): 969–74. Bibcode:2010PNAS..107..969S. doi:10.1073/pnas.0913015107. PMC 2824308. PMID 20080560.
- ^ Grilli S, Miccio L, Vespini V, Finizio A, De Nicola S, Ferraro P (May 2008). "Liquid micro-lens array activated by selective electrowetting on lithium niobate substrates". Optika Express. 16 (11): 8084–93. Bibcode:2008OExpr..16.8084G. doi:10.1364/OE.16.008084. PMID 18545521. S2CID 15923737.
- ^ Ferraro P, Miccio L, Grilli S, Finizio A, De Nicola S, Vespini V (2008). "Manipulating Thin Liquid Films for Tunable Microlens Arrays". Novinky v oblasti optiky a fotoniky. 19 (12): 34. doi:10.1364/OPN.19.12.000034.
- ^ Pégard NC, Toth ML, Driscoll M, Fleischer JW (December 2014). "Flow-scanning optical tomography". Laboratoř na čipu. 14 (23): 4447–50. doi:10.1039/C4LC00701H. PMC 5859944. PMID 25256716.
- ^ Pégard NC, Fleischer JW (2012). "3D microfluidic microscopy using a tilted channel". Biomedical Optics and 3-D Imaging. pp. BM4B.4. doi:10.1364/BIOMED.2012.BM4B.4. ISBN 978-1-55752-942-8.
- ^ Lu C, Pégard NC, Fleischer JW (22 April 2013). "Flow-based structured illumination". Aplikovaná fyzikální písmena. 102 (16): 161115. Bibcode:2013ApPhL.102p1115L. doi:10.1063/1.4802091.
- ^ Kim JY, Cho SW, Kang DK, Edel JB, Chang SI, deMello AJ, O'Hare D (September 2012). "Lab-chip HPLC with integrated droplet-based microfluidics for separation and high frequency compartmentalisation". Chemická komunikace. Cambridge, Anglie. 48 (73): 9144–6. doi:10.1039/c2cc33774f. PMID 22871959.
- ^ Ochoa A, Álvarez-Bohórquez E, Castillero E, Olguin LF (May 2017). "Detection of Enzyme Inhibitors in Crude Natural Extracts Using Droplet-Based Microfluidics Coupled to HPLC". Analytická chemie. 89 (9): 4889–4896. doi:10.1021/acs.analchem.6b04988. PMID 28374582.
- ^ Gerhardt RF, Peretzki AJ, Piendl SK, Belder D (December 2017). "Seamless Combination of High-Pressure Chip-HPLC and Droplet Microfluidics on an Integrated Microfluidic Glass Chip". Analytická chemie. 89 (23): 13030–13037. doi:10.1021/acs.analchem.7b04331. PMID 29096060.
- ^ Killeen K, Yin H, Sobek D, Brennen R, Van de Goor T (October 2003). Chip-LC/MS: HPLC-MS using polymer microfluidics (PDF). 7th lnternatonal Conference on Miniaturized Chemical and Blochemlcal Analysts Systems. Proc MicroTAS. Squaw Valley, Callfornla USA. pp. 481–484.
- ^ Vollmer M, Hörth P, Rozing G, Couté Y, Grimm R, Hochstrasser D, Sanchez JC (March 2006). "Multi-dimensional HPLC/MS of the nucleolar proteome using HPLC-chip/MS". Journal of Separation Science. 29 (4): 499–509. doi:10.1002/jssc.200500334. PMID 16583688.
- ^ Reichmuth DS, Shepodd TJ, Kirby BJ (May 2005). "Microchip HPLC of peptides and proteins". Analytická chemie. 77 (9): 2997–3000. doi:10.1021/ac048358r. PMID 15859622.
- ^ Hardouin J, Duchateau M, Joubert-Caron R, Caron M (2006). "Usefulness of an integrated microfluidic device (HPLC-Chip-MS) to enhance confidence in protein identification by proteomics". Rapid Communications in Mass Spectrometry : RCM. 20 (21): 3236–44. Bibcode:2006RCMS...20.3236H. doi:10.1002/rcm.2725. PMID 17016832.
- ^ Brennen RA, Yin H, Killeen KP (December 2007). "Microfluidic gradient formation for nanoflow chip LC". Analytická chemie. 79 (24): 9302–9. doi:10.1021/ac0712805. PMID 17997523.
- ^ Zhu KY, Leung KW, Ting AK, Wong ZC, Ng WY, Choi RC, Dong TT, Wang T, Lau DT, Tsim KW (March 2012). "Microfluidic chip based nano liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry for the determination of abused drugs and metabolites in human hair". Analytická a bioanalytická chemie. 402 (9): 2805–15. doi:10.1007/s00216-012-5711-6. PMID 22281681. S2CID 7748546.
- ^ Polat AN, Kraiczek K, Heck AJ, Raijmakers R, Mohammed S (November 2012). "Fully automated isotopic dimethyl labeling and phosphopeptide enrichment using a microfluidic HPLC phosphochip". Analytická a bioanalytická chemie. 404 (8): 2507–12. doi:10.1007/s00216-012-6395-7. PMID 22975804. S2CID 32545802.
- ^ Santiago, Juan G. "Water Management in PEM Fuel Cells". Stanford Microfluidics Laboratory. Archivovány od originál on 28 June 2008.
- ^ Tretkoff, Ernie (May 2005). "Building a Better Fuel Cell Using Microfluidics". Zprávy APS. 14 (5): 3.
- ^ Allen J. "Fuel Cell Initiative at MnIT Microfluidics Laboratory". Michiganská technologická univerzita. Archivovány od originál on 2008-03-05.
- ^ "NASA Astrobiology Strategy, 2015" (PDF). Archivovány od originál (PDF) on 2016-12-22.
- ^ Beebe DJ, Mensing GA, Walker GM (2002). "Physics and applications of microfluidics in biology". Roční přehled biomedicínského inženýrství. 4: 261–86. doi:10.1146/annurev.bioeng.4.112601.125916. PMID 12117759.
- ^ Theberge AB, Courtois F, Schaerli Y, Fischlechner M, Abell C, Hollfelder F, Huck WT (August 2010). "Microdroplets in microfluidics: an evolving platform for discoveries in chemistry and biology" (PDF). Angewandte Chemie. 49 (34): 5846–68. doi:10.1002/anie.200906653. PMID 20572214.
- ^ van Dinther AM, Schroën CG, Vergeldt FJ, van der Sman RG, Boom RM (May 2012). "Suspension flow in microfluidic devices--a review of experimental techniques focussing on concentration and velocity gradients". Pokroky ve vědě o koloidech a rozhraní. 173: 23–34. doi:10.1016/j.cis.2012.02.003. PMID 22405541.
- ^ Mora MF, Greer F, Stockton AM, Bryant S, Willis PA (November 2011). "Toward total automation of microfluidics for extraterrestial in situ analysis". Analytická chemie. 83 (22): 8636–41. doi:10.1021/ac202095k. PMID 21972965.
- ^ Chiesl TN, Chu WK, Stockton AM, Amashukeli X, Grunthaner F, Mathies RA (April 2009). "Enhanced amine and amino acid analysis using Pacific Blue and the Mars Organic Analyzer microchip capillary electrophoresis system". Analytická chemie. 81 (7): 2537–44. doi:10.1021/ac8023334. PMID 19245228.
- ^ Kaiser RI, Stockton AM, Kim YS, Jensen EC, Mathies RA (2013). "On the Formation of Dipeptides in Interstellar Model Ices". Astrofyzikální deník. 765 (2): 111. Bibcode:2013ApJ...765..111K. doi:10.1088/0004-637X/765/2/111. ISSN 0004-637X.
- ^ Stockton AM, Tjin CC, Chiesl TN, Mathies RA (July 2011). "Analysis of carbonaceous biomarkers with the Mars Organic Analyzer microchip capillary electrophoresis system: carboxylic acids". Astrobiologie. 11 (6): 519–28. Bibcode:2011AsBio..11..519S. doi:10.1089/ast.2011.0634. PMID 21790324.
- ^ Stockton AM, Tjin CC, Huang GL, Benhabib M, Chiesl TN, Mathies RA (November 2010). "Analysis of carbonaceous biomarkers with the Mars Organic Analyzer microchip capillary electrophoresis system: aldehydes and ketones". Elektroforéza. 31 (22): 3642–9. doi:10.1002/elps.201000424. PMID 20967779.
- ^ Mora MF, Stockton AM, Willis PA (2015). "Analysis of thiols by microchip capillary electrophoresis for in situ planetary investigations". Microchip Capillary Electrophoresis Protocols. Metody v molekulární biologii. 1274. New York, NY: Humana Press. pp. 43–52. doi:10.1007/978-1-4939-2353-3_4. ISBN 9781493923526. PMID 25673481.
- ^ Bowden SA, Wilson R, Taylor C, Cooper JM, Parnell J (January 2007). "The extraction of intracrystalline biomarkers and other organic compounds from sulphate minerals using a microfluidic format – a feasibility study for remote fossil-life detection using a microfluidic H-cell". International Journal of Astrobiology. 6 (1): 27–36. Bibcode:2007IJAsB...6...27B. doi:10.1017/S147355040600351X. ISSN 1475-3006.
- ^ Regnault C, Dheeman DS, Hochstetter A (June 2018). "Microfluidic Devices for Drug Assays". High-Throughput. 7 (2): 18. doi:10.3390/ht7020018. PMC 6023517. PMID 29925804.
- ^ Greener J, Tumarkin E, Debono M, Kwan CH, Abolhasani M, Guenther A, Kumacheva E (January 2012). "Development and applications of a microfluidic reactor with multiple analytical probes". Analytik. 137 (2): 444–50. Bibcode:2012Ana...137..444G. doi:10.1039/C1AN15940B. PMID 22108956. S2CID 9558046.
- ^ Greener J, Tumarkin E, Debono M, Dicks AP, Kumacheva E (February 2012). "Education: a microfluidic platform for university-level analytical chemistry laboratories". Laboratoř na čipu. 12 (4): 696–701. doi:10.1039/C2LC20951A. PMID 22237720. S2CID 36885580.
- ^ Hochstetter A (December 2019). "Presegmentation Procedure Generates Smooth-Sided Microfluidic Devices: Unlocking Multiangle Imaging for Everyone?". ACS Omega. 4 (25): 20972–20977. doi:10.1021/acsomega.9b02139. PMC 6921255. PMID 31867488.
Další čtení
Review papers
- Yetisen AK, Akram MS, Lowe CR (June 2013). "Paper-based microfluidic point-of-care diagnostic devices". Laboratoř na čipu. 13 (12): 2210–51. doi:10.1039/C3LC50169H. PMID 23652632. S2CID 17745196.
- Whitesides GM (July 2006). "The origins and the future of microfluidics". Příroda. 442 (7101): 368–73. Bibcode:2006Natur.442..368W. doi:10.1038/nature05058. PMID 16871203. S2CID 205210989.
- Seemann R, Brinkmann M, Pfohl T, Herminghaus S (January 2012). "Droplet based microfluidics". Reports on Progress in Physics. Fyzická společnost. 75 (1): 016601. Bibcode:2012RPPh...75a6601S. doi:10.1088/0034-4885/75/1/016601. PMID 22790308.
- Squires TM, Quake SR (2005). "Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale" (PDF). Recenze moderní fyziky. 77 (3): 977–1026. Bibcode:2005RvMP...77..977S. doi:10.1103/RevModPhys.77.977.
- Yetisen AK, Volpatti LR (July 2014). "Patent protection and licensing in microfluidics". Laboratoř na čipu. 14 (13): 2217–25. doi:10.1039/C4LC00399C. PMID 24825780. S2CID 8669721.
- Chen K (2011). "Microfluidics and the future of drug research". Journal of Undergraduate Life Sciences. 5 (1): 66–69. Archivovány od originál dne 31. 3. 2012. Citováno 2011-08-30.
- Angell JB, Terry SC, Barth PW (April 1983). "Silicon Micromechanical Devices". Scientific American. 248 (4): 44–55. Bibcode:1983SciAm.248d..44A. doi:10.1038/scientificamerican0483-44.
- Carugo D, Bottaro E, Owen J, Stride E, Nastruzzi C (May 2016). "Liposome production by microfluidics: potential and limiting factors". Vědecké zprávy. 6: 25876. Bibcode:2016NatSR...625876C. doi:10.1038/srep25876. PMC 4872163. PMID 27194474.
- Chossat JB, Park YL, Wood RJ, Duchaine V (September 2013). "A Soft Strain Sensor Based on Ionic and Metal Liquids". Deník senzorů IEEE. 13 (9): 3405–3414. Bibcode:2013ISenJ..13.3405C. CiteSeerX 10.1.1.640.4976. doi:10.1109/JSEN.2013.2263797. S2CID 14492585.
- Tseng TM, Li M, Freitas DN, Mongersun A, Araci IE, Ho TY, Schlichtmann U (2018). Columba S: a scalable co-layout design automation tool for microfluidic large-scale integration (PDF). Proceedings of the 55th Annual Design Automation Conference. p. 163.
Knihy
- Bruus H (2008). Theoretical Microfluidics. Oxford University Press. ISBN 978-0199235094.
- Herold KE, Rasooly A (2009). Lab-on-a-Chip Technology: Fabrication and Microfluidics. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-46-2.
- Kelly R, ed. (2012). Advances in Microfluidics. Richland, Washington, USA: Pacific Northwest National Laboratory. ISBN 978-953-510-106-2.
- Tabeling P (2006). Introduction to Microfluidics. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-856864-3.
- Jenkins G, Mansfield CD (2012). Microfluidic Diagnostics. Humana Press. ISBN 978-1-62703-133-2.
- Li X, Zhou Y, eds. (2013). Microfluidic devices for biomedical applications. Woodhead Publishing. ISBN 978-0-85709-697-5.
Vzdělávání
Scholia má téma profil pro Microfluidics. |