本书详细介绍了微流控芯片细胞分析的基本原理、设计、发展和应用情况，系统地总结了微流控芯片细胞分析研究领域中所涉及的芯片设计与制作、细胞分选与识别、细胞培养与观察、细胞迁移、单细胞分析等**研究成果。同时还通过众多的图片和范例对过去十多年完成的研究成果进行了广泛的回顾。全书共13章，其中多个章节的内容来自于作者实验室的研究成果、科研经验以及学习的总结，希望通过对前沿领域的探究来帮助自己突破工作中的瓶颈。本书着重介绍了一些前沿的技术内容，如三维细胞培养、微流控液滴技术以及相关领域的**趋势，并提出了可能的发展方向。

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目录
前言
第1章 微流控芯片的设计和制作 1
1.1 引言 1
1.2 微流控芯片制作材料的发展 4
1.2.1 无机材料在芯片制作中的应用 5
1.2.2 硅弹性体材料 8
1.2.3 热固性与热塑性塑料 9
1.2.4 凝胶材料 10
1.2.5 纸基微流控芯片 11
1.2.6 杂化材料 13
1.3 芯片制作方法 14
1.3.1 软光刻法 14
1.3.2 广义纳米尺度通道技术 15
1.3.3 三维打印技术 16
1.4 微流控芯片功能结构单元的集成 18
1.4.1 流体操控：微泵、微阀和混合器 19
1.4.2 浓度梯度产生器 20
1.4.3 细胞培养单元 22
1.4.4 芯片集成生物传感器 23
1.4.5 微流控离心装置 24
1.5 总结与展望 25
1.5.1 床边诊断 26
1.5.2 可植入设备 27
1.5.3 智能移动设备 28
参考文献 30
第2章 微流控芯片上细胞分析的研究进展 37
2.1 引言 37
2.2 细胞培养 38
2.2.1 三维细胞培养 38
2.2.2 细胞共培养 39
2.2.3 芯片上的组织/器官 41
2.3 细胞操控 42
2.3.1 基于微结构的细胞操控 42
2.3.2 自由流细胞操控 42
2.3.3 电动力细胞操控 43
2.4 细胞刺激 45
2.4.1 流体控制 45
2.4.2 梯度产生 46
2.4.3 机械力刺激 48
2.5 细胞分析 50
2.5.1 样品准备 50
2.5.2 样品分析 57
2.6 结论与展望 66
参考文献 67
第3章 微流控细胞分选与识别技术在生物医学中的应用 77
3.1 引言 77
3.2 基于物理方法的微流控细胞分选技术 78
3.2.1 基于精细微结构的芯片用于细胞捕获 78
3.2.2 基于微流控芯片流体力学的细胞分离方法 79
3.2.3 基于表面声波的微流控细胞分选技术 81
3.2.4 基于介电电泳的微流控细胞分选技术 82
3.3 基于生物亲和的微流控细胞分选技术 83
3.3.1 基于抗体亲和识别的细胞分选技术 83
3.3.2 基于核酸适配体的特异性细胞捕获技术 84
3.3.3 基于生物纳米界面的细胞捕获技术 85
3.4 微流控细胞分选与识别在生物医学中的应用研究 86
3.4.1 血液循环肿瘤细胞分离、识别与分析 86
3.4.2 微流控细胞分选技术在细胞生化分析中的应用 88
3.4.3 微流控细胞分选技术在干细胞分离与纯化中的应用 88
3.5 结论与展望 90
参考文献 91
第4章 基于微流控芯片的细胞培养和观察 95
4.1 引言 95
4.2 细胞培养类型 95
4.2.1 二维培养 95
4.2.2 三维培养 96
4.3 细胞排布 98
4.4 细胞微环境的控制 100
4.4.1 物理因素梯度 102
4.4.2 化学因素梯度 102
4.4.3 细胞-细胞及细胞-细胞外基质间相互作用 104
4.5 适用于微流控装置的非破坏性观察方法 105
4.5.1 光学相关方法 106
4.5.2 电化学相关方法 108
4.6 微流控在细胞生物学中的应用 109
4.6.1 信号转导 109
4.6.2 基因表达 110
4.6.3 干细胞分化 111
4.7 展望 112
参考文献 113
第5章 微流控芯片上的细胞迁移研究 119
5.1 引言 119
5.2 基于微流控芯片的趋化性研究 122
5.2.1 基于微流控芯片的梯度发生器 123
5.2.2 基于对流和扩散的细胞趋化性研究 131
5.3 基于微流控芯片的趋电性研究 134
5.3.1 基于单电场微流控芯片的趋电性研究 135
5.3.2 基于多电场微流控芯片的趋电性研究 136
5.4 结论 137
参考文献 137
第6章 微流控芯片结合生物材料用于细胞培养和分析 142
6.1 引言 142
6.2 构建微流控芯片材料 142
6.2.1 无机材料 142
6.2.2 聚合物材料 144
6.2.3 凝胶和纸材料 147
6.3 细胞培养 149
6.3.1 平面细胞培养 149
6.3.2 三维细胞培养 152
6.4 器官芯片 158
6.5 芯片上细胞微环境的模拟和操控 161
6.6 芯片上的细胞观察 162
6.6.1 细胞富集 163
6.6.2 细胞成像 164
6.7 芯片上的细胞分析 166
6.7.1 群体细胞分析 166
6.7.2 单细胞分析 168
6.7.3 微流控-质谱联用技术 169
6.8 小结 172
参考文献 173
第7章 基于液滴的微流控细胞分析 177
7.1 引言 177
7.2 液滴生成原理 180
7.2.1 界面张力 181
7.2.2 无量纲数 182
7.3 液滴生成方法 182
7.3.1 T 形交叉结构法 183
7.3.2 聚焦流结构法 184
7.3.3 同流结构法 184
7.3.4 其他方法 184
7.4 液滴微流控分析方法 185
7.4.1 荧光法 185
7.4.2 质谱法 187
7.4.3 电化学检测法和毛细管电泳法 189
7.4.4 其他检测方法 189
7.5 单细胞分析 190
7.5.1 单细胞包裹 190
7.5.2 液滴分选 192
7.5.3 单细胞蛋白分析 194
7.5.4 单细胞PCR 195
7.6 细胞操控 197
7.7 结论与展望 200
参考文献 200
第8章 微流控技术下的单细胞分析 207
8.1 引言 207
8.1.1 芯片实验室的诞生 207
8.1.2 单细胞分析与微流控技术 207
8.2 生物组织解离 208
8.2.1 传统生物组织解离方法 208
8.2.2 基于微流控芯片的生物组织解离方法 209
8.3 细胞分选 210
8.3.1 传统细胞分选方法 210
8.3.2 基于微流控技术的细胞分选方法 211
8.3.3 微流控细胞分选的未来展望 216
8.4 单细胞提取 217
8.4.1 传统方法 217
8.4.2 基于微流控系统的方法 218
8.5 单细胞裂解 221
8.5.1 传统方法 221
8.5.2 基于微流控系统的方法 222
8.6 单细胞分析检测 225
8.6.1 单细胞荧光成像 225
8.6.2 单细胞电化学分析 226
8.6.3 单细胞质谱分析 226
8.7 展望 226
参考文献 227
第9章 微流控芯片-质谱在细胞分析中的应用 231
9.1 引言 231
9.2 质谱仪接口 232
9.2.1 ESI接口 232
9.2.2 MALDI接口 235
9.3 芯片中细胞的样品处理 236
9.3.1 细胞样品预浓缩 236
9.3.2 细胞样品分离 237
9.4 细胞分析中的应用 238
9.4.1 蛋白质组学 238
9.4.2 代谢组学 239
9.4.3 糖组学 240
9.4.4 单细胞分析 241
9.5 结论与展望 242
参考文献 243
第10章 微流控芯片上的生化分析技术及其应用 247
10.1 引言 247
10.2 微流控芯片上的生化分析技术 247
10.2.1 光学检测 247
10.2.2 电力控制 250
10.2.3 磁力操控 252
10.2.4 表面声波 254
10.3 应用 256
10.3.1 基因分析 256
10.3.2 蛋白质检测 259
10.4 结论与展望 261
参考文献 262
第11章 微流控芯片上药物研究进展 266
11.1 引言 266
11.2 微流控芯片 266
11.2.1 基于细胞的微流体模型系统 267
11.2.2 微流控芯片3D 细胞培养 268
11.2.3 器官芯片 270
11.2.4 全组织芯片 278
11.3 芯片-质谱平台 280
11.4 药物研究中的应用 281
11.4.1 药物递送 281
11.4.2 药物代谢与毒性 281
11.4.3 口服药物药代动力学系统 282
11.4.4 药物-液滴技术 283
11.5 挑战与前景 285
参考文献 286
第12章 微流控芯片上细胞代谢物的研究 290
12.1 引言 290
12.2 微流控平台上细胞的培养 292
12.2.1 微流控技术在细胞培养中的应用 292
12.2.2 微流控技术在细胞微环境研究中的应用 297
12.3 基于微流控技术的细胞代谢物分离和检测方法 301
12.3.1 基于微流控技术的细胞代谢物分离方法 301
12.3.2 细胞代谢物检测系统 304
12.4 应用 309
12.4.1 临床诊断 309
12.4.2 药物研究和开发 310
12.4.3 毒理学研究 311
12.5 展望 312
参考文献 312
第13章 基于微流控技术的微生物学研究 315
13.1 微生物与微流控技术的前世今生 315
13.2 微生物及其培养方式的特点 317
13.2.1 传统的研究分析方法 317
13.2.2 微流控培养的新方法 317
13.3 基于微流控技术研究细菌的基本方法 319
13.3.1 通道内培养 319
13.3.2 微室内培养 321
13.3.3 琼脂包裹 321
13.4 单细胞研究 322
13.5 微生物与微流控技术联用的应用 324
13.5.1 基础科学 324
13.5.2 抗药性检测 325
13.5.3 毒性检测 327
13.5.4 癌症监测与治疗 327
13.5.5 微生物燃料电池 328
13.5.6 食品安全 330
13.6 机遇与挑战 331
参考文献 332