Microchip-based Assay Systems

Microchip-based Assay Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Humana Pr Inc
作者:Floriano, Pierre N. 编
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2007-12
价格:$ 134.47
装帧:HRD
isbn号码:9781588295880
丛书系列:
图书标签:
  • Microfluidics
  • Lab-on-a-chip
  • Biosensors
  • Microchips
  • Assay Development
  • Biotechnology
  • Analytical Chemistry
  • Diagnostics
  • Point-of-Care Testing
  • Biomedical Engineering
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具体描述

"Microchip-Based Assay Systems" explores recent progress in the microelectronics arena, the resultant miniaturization of component device features to nanometer size particles, and the ensuing growth in the development and use of microchip-based techniques in leading laboratories around the world. While the area of microelectronics faces daunting challenges, the field also promises fascinating new advances that may translate into products such as sensors and devices that use nanometer-sized building blocks for real-world applications.The contributors to this volume are part of growing interdisciplinary efforts among pioneers in microelectronics, nanoscience, and health that will continue to create exciting new microchip-based applications across a variety of sectors. In the 16 chapters of this volume, leading scientists present technically precise microchip-based assays for a variety of applications. The protocols detailed in this volume will help foster interest in microchip-based assays by providing readers with all the tools necessary to create their own microchip-based assays targeted to new applications. Certainly, "Microchip-Based Assay Systems" will help to expand the scope and accelerate the transition of microchip-based assays from academic and industrial research and development centers to real-world use.

精密测定与生物分析的未来:基于微流控芯片的分析系统 图书名称: 《微流控芯片分析系统:从基础原理到前沿应用》 图书简介: 导言:分析科学的范式转变 在当代科学研究与临床诊断领域,对高通量、高灵敏度、便携式分析技术的需求正以前所未有的速度增长。传统的宏观尺度分析方法,如ELISA、PCR以及各种生化分析技术,虽然在可靠性方面积累了深厚的经验,但在试剂消耗、分析速度、集成度以及对稀有生物标志物的检测能力上,已逐渐显现出其局限性。进入二十一世纪,一场以“微纳尺度操作”为核心的革命正在重塑生物分析化学的面貌。本书《微流控芯片分析系统:从基础原理到前沿应用》旨在系统、深入地剖析以微流控芯片为核心的分析系统(Microfluidic-based Assay Systems)的构建原理、关键技术、集成策略及其在生物医学、环境监测和食品安全等多个领域的颠覆性应用。 第一部分:微流控技术的基础物理与工程学 本书伊始,将奠定坚实的理论基础。微流控技术的核心优势源于流体在微米尺度下的独特行为。在微通道内,流体的动力学遵循泊肃叶定律,雷诺数(Reynolds Number)极低,这意味着流体运动主要由粘滞力主导,层流(Laminar Flow)成为基本状态。 流体动力学与传质机制: 详细阐述了低雷诺数下的流体输运特性,重点分析了扩散、电泳和离心力在微通道内如何取代宏观混合中的湍流效应。介绍如何利用流体阻力、压力驱动、毛细管驱动以及离心力驱动等不同模式精确控制微量流体的输运。 微纳结构制造工艺: 深入探讨了微流控芯片的“制造”环节,这是将设计转化为实际器件的关键。内容涵盖了软光刻技术(Soft Lithography,特别是PDMS基材料的应用)、深反应离子刻蚀(DRIE)在硅基和玻璃基芯片上的实现、热塑性塑料(如PMMA、COC/COP)的注塑成型及激光烧蚀技术。同时,讨论了表面改性技术,例如如何通过化学接枝或物理涂层来控制通道内壁的亲/疏水性,以应对不同生物样本的兼容性挑战。 信号采集与光学接口: 芯片上集成的检测单元必须与外部信号采集系统高效耦合。本部分详述了荧光检测、吸收光谱、电化学传感以及表面等离子体共振(SPR)等主流检测方法的微型化设计。特别关注了如何优化光学耦合效率,解决微尺度下光信号的衍射限制和背景噪声问题。 第二部分:核心功能单元的集成与设计 一个完整的分析系统不仅仅是一个微通道网络,它是一个集成了样本处理、反应放大、分离纯化和最终检测的复杂集成平台。本书将重点剖析这些功能单元的微型化实现。 样本预处理与上样: 真实的生物样本(如血液、唾液、环境水样)往往含有复杂的干扰物。系统地介绍了微流控滴液(Droplet Microfluidics)技术在样本均相化和试剂预混合中的应用,以及如何利用膜过滤、离心分离或介电泳(DEP)实现对细胞、病毒或蛋白质的快速捕获和富集。 微型反应与放大模块: 针对核酸和蛋白质分析,详细讨论了在微通道内实现高效热循环(μPCR/qPCR)和微型化免疫分析(如μELISA、基于微球的免疫检测)。分析了热量传递效率和传质速度对反应动力学的影响,并对比了基于通道流动的连续反应与基于液滴的批次反应的优缺点。 分离与纯化: 介绍了基于电泳(如CE)、色谱(如CEC)以及磁珠分离的微型化分离技术。重点阐述了如何利用微通道几何结构(如迷宫通道、人造障碍物)来辅助实现基于尺寸或电荷的无标记分离。 第三部分:面向特定应用的集成系统案例分析 本书的价值在于将理论与实践相结合,通过详尽的案例分析,展示微流控系统在解决现实问题中的能力。 即时检验(Point-of-Care Testing, POCT)与床旁诊断: 探讨了如何设计一次性、用户友好的“芯片实验室”(Lab-on-a-Chip, LOC)系统。案例包括利用全血样本快速检测传染病(如疟疾、登革热)的标志物,以及监测糖尿病患者的血糖水平。强调了系统对操作人员技能依赖性的降低和对外部大型仪器的去耦合。 单细胞分析(Single-Cell Analysis): 细胞异质性是理解复杂生物学过程的关键。本书详述了如何利用微流控技术对数百万个单细胞进行高通量捕获、分离、培养和后续的基因组学或蛋白质组学分析,例如单细胞测序文库的制备和细胞因子分泌谱的分析。 环境与食品安全监测: 介绍了将微流控系统应用于现场快速筛查水体中的重金属离子、农药残留或食品中的病原菌(如沙门氏菌)。重点分析了如何将微流控芯片与便携式电化学或光学读出设备结合,实现野外快速定量分析。 第四部分:未来展望与挑战 最后一部分展望了微流控分析系统的发展趋势,包括与人工智能(AI)和大数据分析的结合,以优化芯片设计和数据解释。同时,也坦诚地指出了当前面临的工程挑战,如长期运行的稳定性、生物相容性的优化、标准化的制造流程以及如何从实验室原型迈向大规模商业化生产和监管批准。 总结: 《微流控芯片分析系统:从基础原理到前沿应用》不仅是一本技术手册,更是一份对未来分析科学蓝图的描绘。它面向生物工程、分析化学、临床检验和生物医学工程等领域的科研人员、研究生和行业专业人士,旨在提供一个全面、深入且极具实践指导意义的参考资源,推动新一代高效率、低成本、集成化的生物分析解决方案的诞生与普及。 --- (总字数约为 1500 字)

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