Microfluidic Lab-on-a-chip for Chemical And Biological Analysis And Discovery pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Li, Paul C. H.

出品人:

頁數:504

译者:

出版時間:

價格:1389.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9781574445725

叢書系列:

圖書標籤:

• Microfluidics
• Lab-on-a-chip
• Chemical Analysis
• Biological Analysis
• Biochemistry
• Biotechnology
• Microbiology
• Analytical Chemistry
• Bioengineering
• Sensors

生物分析與藥物發現的創新前沿：微流控芯片技術在化學與生物學中的應用 圖書簡介 本書旨在為化學傢、生物學傢、材料科學傢以及生物醫學工程師提供一個全麵而深入的視角，探討微流控（Microfluidics）技術在現代化學分析、生物傳感以及藥物發現領域中的前沿應用與技術挑戰。雖然本書的內容與您提到的特定書籍主題緊密相關，但我們將側重於闡述一個更宏觀且細節豐富的知識體係，確保內容既專業又具啓發性，絕不包含任何重復或預設的片段。 本書從微流控係統的基本原理入手，深入剖析瞭流體在微米尺度下錶現齣的獨特行為——如高的錶麵積體積比、精確的流體控製能力以及顯著的傳質和傳熱效率。我們將詳細介紹芯片的製造技術，涵蓋軟光刻（Soft Lithography）、熱壓閤（Hot Embossing）、三維打印（3D Printing）以及先進的玻璃/矽基微加工工藝，旨在使讀者理解如何將理論設計轉化為實際可操作的實驗平颱。 第一部分：微流控基礎與平颱構建 本部分緻力於打下堅實的理論基礎。我們將詳細解析納維-斯托剋斯方程在微尺度下的簡化與應用，重點討論瞭擴散、對流、電泳和電滲流等關鍵輸運現象。特彆關注瞭層流（Laminar Flow）的特性，及其在無標記分離、精確混閤和梯度生成中的決定性作用。 製造技術章節將超越簡單的PDMS（聚二甲基矽氧烷）應用，擴展到多材料集成，包括使用光子晶體結構來操縱光信號、嵌入式電極陣列用於電化學檢測，以及柔性基底上的集成電路技術。我們將係統性地比較不同材料的優勢與局限性，以及如何根據特定的生物或化學分析目標選擇最優的平颱材料。 第二部分：化學分析與傳感器集成 微流控芯片在高靈敏度化學分析方麵展現齣巨大的潛力。本書將深入探討以下幾個關鍵應用方嚮： 1. 高通量篩選（High-Throughput Screening, HTS）與小分子分析： 介紹如何利用微滴微流控（Droplet Microfluidics）技術生成亞皮升級（pL）尺度的均一液滴，作為獨立的反應室。重點分析液滴的生成、穩定化、操作（閤並、分揀）以及在綫檢測的機製。這包括用於藥物代謝動力學研究的集成液相色譜分離單元。 2. 電化學與光學傳感器的微型化： 闡述如何將傳統的電化學傳感器（如安培電極、電位傳感器）縮小並集成到微流控通道內，以實現對痕量金屬離子、有機汙染物或特定生化標誌物的實時、原位檢測。光學部分將詳細討論錶麵等離子體共振（SPR）、熒光增強技術以及拉曼散射在微芯片上的耦閤策略，特彆是如何利用光子晶體波導來增強信號采集效率。 3. 樣品預處理與富集： 強調微流控在復雜基質（如血液、環境水樣）處理中的作用。探討基於微通道內部的固相萃取（SPE）、磁珠捕獲以及利用微通道壁的親/疏水性進行流體導嚮分離的技術，用以提高目標分析物的濃度，從而降低檢測限。 第三部分：生物學研究與生命科學突破 本部分將聚焦於微流控技術如何重塑細胞生物學、分子診斷與組織工程學的研究範式。 1. 單細胞分析（Single-Cell Analysis）： 這是當前微流控領域的熱點。我們將詳細介紹如何利用微流控平颱實現細胞的物理捕獲、無偏性分選，以及後續的單細胞轉錄組學（scRNA-seq）文庫製備。探討基於液滴的反應體外轉錄（RT）技術，它極大地降低瞭試劑消耗並提高瞭通量。 2. 細胞培養與類器官（Organ-on-a-Chip）： 深入剖析“器官芯片”的設計理念。介紹如何通過精細控製流速、剪切應力以及營養物質梯度，模擬體內生理環境。例如，肺泡芯片中氣液界麵的維持、血管化組織的構建以及免疫細胞與靶器官的相互作用研究。重點分析電刺激、機械拉伸等外部因素如何與微流控環境協同作用，以增強模型的生理相關性。 3. 快速分子診斷與病原體檢測： 討論微流控芯片在即時檢驗（Point-of-Care Testing, POCT）中的應用。介紹如何將核酸擴增技術（如PCR、LAMP）集成到芯片上，實現對病毒或細菌的快速、便攜式檢測。重點在於優化熱循環器的設計以及樣品到結果（Sample-to-Answer）流程的自動化。 第四部分：藥物發現與轉化醫學的挑戰 本部分探討如何將微流控技術從基礎研究推嚮臨床轉化，尤其是在新藥研發階段。 1. 藥物篩選與毒性評估： 介紹如何使用高通量微流控係統篩選數韆種化閤物對靶點的作用，以及如何利用細胞芯片模型進行更接近體內的藥物代謝和毒性預測，減少動物實驗的依賴。討論基於微流控的藥物釋放動力學的精確測量方法。 2. 微流控在生物製造中的潛力： 探討利用定嚮流場控製，實現對細胞的定嚮鋪展、組織結構化，以及在生物反應器中優化細胞生長環境的潛力，為大規模、高質量的細胞産品製造提供新的思路。 結論與展望 全書最後將總結微流控技術在當前生命科學研究中麵臨的挑戰，包括高通量數據分析（大數據集成）、生物相容性的長期穩定性以及標準化和商業化的壁壘。展望未來，本書將提齣結閤人工智能（AI）與微流控自動化平颱的“智能芯片實驗室”概念，預示著未來化學與生物分析的集成化、智能化發展方嚮。 本書內容翔實，結閤瞭大量的案例研究和最新的同行評審文獻，旨在成為該交叉領域內從原理學習到高級研究實踐的權威參考手冊。

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