- 化学工业出版社
- 9787122393005
- 1版
- 376208
- 48251383-5
- 平膜
- 16开
- 2021-08
- 361
- 244
- 理学
- 化学
- ①Q2-3
- 生物类
- 本科
作者简介
内容简介
本书从微流控芯片的结构出发，针对细胞分析的实际应用，系统地总结了微流控芯片细胞分析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、细胞分析与单细胞分析、微流控芯片与质谱的联用技术等基础与前沿知识。内容涵盖了：微流控的发展历史，微流控芯片的设计与制作，微流控细胞培养与微环境构建，微流控细胞操控技术，微流控单细胞分析，开放式微流体细胞分析，微流控细胞迁移研究，微流控液滴制备方法与应用，单液滴单细胞分析，微流控芯片质谱联用细胞分析，研究进展等等内容，适合化学、生物、材料、仪器仪表、医药等专业的高年级本科生和研究生阅读，也适合于从事微流控细胞分析研究的科研工作人员参考使用。
目录
第1章 绪论001
1.1 细胞分析001
1.1.1 细胞的发现001
1.1.2 细胞培养与观察003
1.1.3 细胞组分分析005
1.1.4 细胞研究的挑战与机遇007
1.2 微流控芯片007
1.2.1 基本概念007
1.2.2 发展历史008
1.2.3 微尺度下流体的基本特征010
1.2.4 微流控芯片应用领域011
1.3 微流控细胞分析012
1.3.1 发展过程012
1.3.2 微流控芯片的细胞培养015
1.3.3 单细胞分析017
1.4 微流控细胞分析发展趋势 018
参考文献 019
思考题 021
第2章 微流控芯片的设计与制作022
2.1 概述022
2.2 芯片材料023
2.2.1 无机材料023
2.2.2 硅弹性体材料024
2.2.3 热固性与热塑性材料026
2.2.4 凝胶材料027
2.2.5 纸基材料028
2.2.6 杂化材料029
2.3 芯片制作方法030
2.3.1 标准光刻法030
2.3.2 软光刻法034
2.3.3 聚焦离子束加工法035
2.3.4 电子束光刻法036
2.3.5 三维打印技术037
2.3.6 芯片制作环境要求039
2.4 功能单元的集成039
2.4.1 微泵和微阀039
2.4.2 细胞培养单元040
2.4.3 芯片离心装置 040
参考文献 042
思考题 043
第3章 微流控细胞培养与微环境构建 045
3.1 概述 045
3.2 细胞培养 046
3.2.1 二维培养 046
3.2.2 三维培养 048
3.2.3 静态培养 049
3.2.4 动态培养 053
3.2.5 细胞共培养 057
3.3 微环境构建 058
3.3.1 物理因素作用 058
3.3.2 化学因素作用 058
3.3.3 细胞与细胞间相互作用 059
3.3.4 细胞与细胞外基质间相互作用 061
3.4 总结与展望 062
参考文献 063
思考题 068
第4章 微流控细胞操控技术 069
4.1 概述 069
4.2 细胞分选 070
4.2.1 磁方法 070
4.2.2 电方法 071
4.2.3 光方法 074
4.2.4 声方法 075
4.2.5 流体动力学方法 077
4.2.6 大小和可变形性 079
4.3 细胞捕获 080
4.3.1 抗体亲和识别 080
4.3.2 核酸适配体识别 081
4.3.3 微结构捕获 081
4.4 细胞处理 082
4.4.1 细胞裂解 082
4.4.2 细胞配对和融合 085
4.4.3 细胞膜穿孔 086
4.5 总结与展望 088
参考文献 088
思考题 090
第5章 微流控单细胞分析 091
5.1 概述 091
5.1.1 单细胞分析与微流控 091
5.1.2 单细胞分析技术发展历程 093
5.2 单细胞分离 096
5.2.1 微阀门技术 096
5.2.2 微孔和微坝 096
5.2.3 流体动力分离 097
5.2.4 介电泳 098
5.2.5 液滴法 098
5.3 单细胞裂解 099
5.3.1 化学法 099
5.3.2 机械法 100
5.3.3 电裂解法 100
5.3.4 激光法 101
5.3.5 热裂解法 102
5.4 单细胞检测分析 102
5.4.1 光学分析 102
5.4.2 电化学分析 104
5.4.3 质谱分析 105
5.5 总结与展望 107
参考文献 107
思考题 114
第6章 开放式微流控细胞分析 116
6.1 概述 116
6.2 开放式微流控的基本概念 116
6.3 活体单细胞提取器 117
6.3.1 基本原理 117
6.3.2 计算流体力学模拟 118
6.3.3 单细胞提取异质性分析 118
6.3.4 单细胞水平上细胞黏附强度与细胞活性关联性分析 120
6.4 单个循环肿瘤细胞在内皮细胞层上的黏附分析 121
6.4.1 细胞-细胞黏附分析测量原理 121
6.4.2 计算流体力学模拟 122
6.4.3 循环肿瘤细胞在内皮细胞层上的黏附分析 123
6.4.4 药物对细胞-细胞黏附的影响 124
6.5 微流体细胞切割刀技术 126
6.5.1 基本原理 126
6.5.2 计算流体力学模拟 127
6.5.3 细胞切割与损伤修复 128
6.5.4 细胞器传输速度测定 128
6.6 总结与展望 130
参考文献 130
思考题 130
第7章 微流控细胞迁移研究 132
7.1 概述 132
7.2 细胞迁移研究的传统方法 133
7.2.1 细胞划痕法 133
7.2.2 培养插入法 134
7.2.3 电阻抗传感法 135
7.2.4 Boyden小室法/Transwell法 136
7.3 微流控芯片在细胞迁移中的应用 137
7.3.1 趋化性 137
7.3.2 趋电性 140
7.3.3 趋触性 142
7.4 总结与展望 143
参考文献 143
思考题 145
第8章 微流控液滴制备方法与应用 146
8.1 概述 146
8.1.1 液滴的基本概念 147
8.1.2 液滴的功能与主要特征 147
8.1.3 液滴生成原理 148
8.2 微流控液滴制备方法 149
8.2.1 T形交叉结构法 149
8.2.2 聚焦流结构法 149
8.2.3 同流结构法 150
8.2.4 其他方法 150
8.3 液滴微流体的生物医学应用 154
8.3.1 细胞载体 154
8.3.2 细胞包封 154
8.3.3 细胞培养 156
8.3.4 细胞冷冻、复苏、释放 157
8.4 单细胞研究 158
8.4.1 单细胞包封与培养 159
8.4.2 单细胞分选 159
8.4.3 单细胞分析检测 160
8.5 组织工程 161
8.5.1 类器官 161
8.5.2 可注射疗法 162
8.5.3 干细胞治疗 163
8.6 总结与展望 164
参考文献 165
思考题 167
第9章 液滴单细胞分析 169
9.1 概述 169
9.1.1 单细胞基因组和转录组分析 170
9.1.2 单细胞蛋白质分析 170
9.1.3 单细胞代谢分析 170
9.2 液滴的形成 171
9.2.1 喷墨打印技术 171
9.2.2 芯片上的液滴制备技术 174
9.3 单细胞封装 176
9.3.1 被动封装法 177
9.3.2 主动封装法 178
9.4 液滴单细胞质谱分析 178
9.4.1 单细胞脂质分析 179
9.4.2 单细胞代谢物分析 180
9.4.3 单细胞蛋白质分析 181
9.5 总结与展望 181
参考文献 182
思考题 183
第10章 微流控芯片-质谱联用细胞分析 184
10.1 概述 184
10.2 质谱仪 ESI 接口 185
10.2.1 芯片直接喷口 186
10.2.2 芯片外接接口 187
10.2.3 一体化接口 187
10.3 质谱仪 MALDI 接口 188
10.4 芯片中细胞样品的预处理 189
10.4.1 微萃取芯片的制作 190
10.4.2 MEC芯片的萃取效果 192
10.5 微流控芯片-质谱联用技术的应用 193
10.6 总结与展望 194
参考文献 195
思考题 197
第11章 微流控芯片上微生物的研究技术 199
11.1 概述 199
11.2 微生物的培养方式 200
11.2.1 微生物的特点 200
11.2.2 微生物培养基的选择 200
11.2.3 微生物接种方式 201
11.2.4 微生物生长的影响因素 201
11.3 基于微流控技术研究细菌的基本方法 202
11.3.1 通道内培养 202
11.3.2 微室内培养 203
11.3.3 凝胶液滴包裹 204
11.3.4 微流控培养的优势 204
11.4 微生物与微流控技术联用的应用 205
11.4.1 微生物培养与鉴定 205
11.4.2 抗药性检测 206
11.4.3 毒性检测 206
11.4.4 癌症检测与治疗 207
11.4.5 微生物燃料电池 207
11.4.6 食品安全 208
11.5 总结与展望 208
参考文献 209
思考题 210
第12章 微流控芯片上组织/器官模拟 212
12.1 概述 212
12.2 器官芯片的特点 213
12.3 器官芯片的构建方法 214
12.4 器官芯片的类型 215
12.4.1 肝 215
12.4.2 肠 217
12.4.3 肺 218
12.4.4 血管 218
12.4.5 肾 219
12.4.6 脑 220
12.4.7 多器官芯片 221
12.4.8 全组织芯片 222
12.5 器官芯片在药代动力学研究中的应用 223
12.6 总结与展望 224
参考文献 225
思考题 226
第13章 微流控芯片-质谱联用细胞分析仪的应用 227
13.1 概述 227
13.2 仪器性能与特点 228
13.2.1 微流控通道细胞培养芯片 228
13.2.2 微注射装置 229
13.2.3 细胞培养单元与显微观察 230
13.2.4 细胞进样与代谢物提取 230
13.2.5 色谱预处理与分离单元 230
13.2.6 质谱检测单元 233
13.2.7 软件控制单元 233
13.3 仪器操作步骤 235
13.3.1 芯片制作 235
13.3.2 细胞培养 235
13.3.3 培养基注入 235
13.3.4 色谱分离 236
13.3.5 质谱检测 236
13.4 仪器应用 236
13.4.1 细胞缺氧分析 236
13.4.2 25-羟基维生素D3的生物转化 237
13.4.3 酸性微环境中7-羟基香豆素代谢 239
13.5 仪器的应用前景 241
参考文献 242
思考题 244
1.1 细胞分析001
1.1.1 细胞的发现001
1.1.2 细胞培养与观察003
1.1.3 细胞组分分析005
1.1.4 细胞研究的挑战与机遇007
1.2 微流控芯片007
1.2.1 基本概念007
1.2.2 发展历史008
1.2.3 微尺度下流体的基本特征010
1.2.4 微流控芯片应用领域011
1.3 微流控细胞分析012
1.3.1 发展过程012
1.3.2 微流控芯片的细胞培养015
1.3.3 单细胞分析017
1.4 微流控细胞分析发展趋势 018
参考文献 019
思考题 021
第2章 微流控芯片的设计与制作022
2.1 概述022
2.2 芯片材料023
2.2.1 无机材料023
2.2.2 硅弹性体材料024
2.2.3 热固性与热塑性材料026
2.2.4 凝胶材料027
2.2.5 纸基材料028
2.2.6 杂化材料029
2.3 芯片制作方法030
2.3.1 标准光刻法030
2.3.2 软光刻法034
2.3.3 聚焦离子束加工法035
2.3.4 电子束光刻法036
2.3.5 三维打印技术037
2.3.6 芯片制作环境要求039
2.4 功能单元的集成039
2.4.1 微泵和微阀039
2.4.2 细胞培养单元040
2.4.3 芯片离心装置 040
参考文献 042
思考题 043
第3章 微流控细胞培养与微环境构建 045
3.1 概述 045
3.2 细胞培养 046
3.2.1 二维培养 046
3.2.2 三维培养 048
3.2.3 静态培养 049
3.2.4 动态培养 053
3.2.5 细胞共培养 057
3.3 微环境构建 058
3.3.1 物理因素作用 058
3.3.2 化学因素作用 058
3.3.3 细胞与细胞间相互作用 059
3.3.4 细胞与细胞外基质间相互作用 061
3.4 总结与展望 062
参考文献 063
思考题 068
第4章 微流控细胞操控技术 069
4.1 概述 069
4.2 细胞分选 070
4.2.1 磁方法 070
4.2.2 电方法 071
4.2.3 光方法 074
4.2.4 声方法 075
4.2.5 流体动力学方法 077
4.2.6 大小和可变形性 079
4.3 细胞捕获 080
4.3.1 抗体亲和识别 080
4.3.2 核酸适配体识别 081
4.3.3 微结构捕获 081
4.4 细胞处理 082
4.4.1 细胞裂解 082
4.4.2 细胞配对和融合 085
4.4.3 细胞膜穿孔 086
4.5 总结与展望 088
参考文献 088
思考题 090
第5章 微流控单细胞分析 091
5.1 概述 091
5.1.1 单细胞分析与微流控 091
5.1.2 单细胞分析技术发展历程 093
5.2 单细胞分离 096
5.2.1 微阀门技术 096
5.2.2 微孔和微坝 096
5.2.3 流体动力分离 097
5.2.4 介电泳 098
5.2.5 液滴法 098
5.3 单细胞裂解 099
5.3.1 化学法 099
5.3.2 机械法 100
5.3.3 电裂解法 100
5.3.4 激光法 101
5.3.5 热裂解法 102
5.4 单细胞检测分析 102
5.4.1 光学分析 102
5.4.2 电化学分析 104
5.4.3 质谱分析 105
5.5 总结与展望 107
参考文献 107
思考题 114
第6章 开放式微流控细胞分析 116
6.1 概述 116
6.2 开放式微流控的基本概念 116
6.3 活体单细胞提取器 117
6.3.1 基本原理 117
6.3.2 计算流体力学模拟 118
6.3.3 单细胞提取异质性分析 118
6.3.4 单细胞水平上细胞黏附强度与细胞活性关联性分析 120
6.4 单个循环肿瘤细胞在内皮细胞层上的黏附分析 121
6.4.1 细胞-细胞黏附分析测量原理 121
6.4.2 计算流体力学模拟 122
6.4.3 循环肿瘤细胞在内皮细胞层上的黏附分析 123
6.4.4 药物对细胞-细胞黏附的影响 124
6.5 微流体细胞切割刀技术 126
6.5.1 基本原理 126
6.5.2 计算流体力学模拟 127
6.5.3 细胞切割与损伤修复 128
6.5.4 细胞器传输速度测定 128
6.6 总结与展望 130
参考文献 130
思考题 130
第7章 微流控细胞迁移研究 132
7.1 概述 132
7.2 细胞迁移研究的传统方法 133
7.2.1 细胞划痕法 133
7.2.2 培养插入法 134
7.2.3 电阻抗传感法 135
7.2.4 Boyden小室法/Transwell法 136
7.3 微流控芯片在细胞迁移中的应用 137
7.3.1 趋化性 137
7.3.2 趋电性 140
7.3.3 趋触性 142
7.4 总结与展望 143
参考文献 143
思考题 145
第8章 微流控液滴制备方法与应用 146
8.1 概述 146
8.1.1 液滴的基本概念 147
8.1.2 液滴的功能与主要特征 147
8.1.3 液滴生成原理 148
8.2 微流控液滴制备方法 149
8.2.1 T形交叉结构法 149
8.2.2 聚焦流结构法 149
8.2.3 同流结构法 150
8.2.4 其他方法 150
8.3 液滴微流体的生物医学应用 154
8.3.1 细胞载体 154
8.3.2 细胞包封 154
8.3.3 细胞培养 156
8.3.4 细胞冷冻、复苏、释放 157
8.4 单细胞研究 158
8.4.1 单细胞包封与培养 159
8.4.2 单细胞分选 159
8.4.3 单细胞分析检测 160
8.5 组织工程 161
8.5.1 类器官 161
8.5.2 可注射疗法 162
8.5.3 干细胞治疗 163
8.6 总结与展望 164
参考文献 165
思考题 167
第9章 液滴单细胞分析 169
9.1 概述 169
9.1.1 单细胞基因组和转录组分析 170
9.1.2 单细胞蛋白质分析 170
9.1.3 单细胞代谢分析 170
9.2 液滴的形成 171
9.2.1 喷墨打印技术 171
9.2.2 芯片上的液滴制备技术 174
9.3 单细胞封装 176
9.3.1 被动封装法 177
9.3.2 主动封装法 178
9.4 液滴单细胞质谱分析 178
9.4.1 单细胞脂质分析 179
9.4.2 单细胞代谢物分析 180
9.4.3 单细胞蛋白质分析 181
9.5 总结与展望 181
参考文献 182
思考题 183
第10章 微流控芯片-质谱联用细胞分析 184
10.1 概述 184
10.2 质谱仪 ESI 接口 185
10.2.1 芯片直接喷口 186
10.2.2 芯片外接接口 187
10.2.3 一体化接口 187
10.3 质谱仪 MALDI 接口 188
10.4 芯片中细胞样品的预处理 189
10.4.1 微萃取芯片的制作 190
10.4.2 MEC芯片的萃取效果 192
10.5 微流控芯片-质谱联用技术的应用 193
10.6 总结与展望 194
参考文献 195
思考题 197
第11章 微流控芯片上微生物的研究技术 199
11.1 概述 199
11.2 微生物的培养方式 200
11.2.1 微生物的特点 200
11.2.2 微生物培养基的选择 200
11.2.3 微生物接种方式 201
11.2.4 微生物生长的影响因素 201
11.3 基于微流控技术研究细菌的基本方法 202
11.3.1 通道内培养 202
11.3.2 微室内培养 203
11.3.3 凝胶液滴包裹 204
11.3.4 微流控培养的优势 204
11.4 微生物与微流控技术联用的应用 205
11.4.1 微生物培养与鉴定 205
11.4.2 抗药性检测 206
11.4.3 毒性检测 206
11.4.4 癌症检测与治疗 207
11.4.5 微生物燃料电池 207
11.4.6 食品安全 208
11.5 总结与展望 208
参考文献 209
思考题 210
第12章 微流控芯片上组织/器官模拟 212
12.1 概述 212
12.2 器官芯片的特点 213
12.3 器官芯片的构建方法 214
12.4 器官芯片的类型 215
12.4.1 肝 215
12.4.2 肠 217
12.4.3 肺 218
12.4.4 血管 218
12.4.5 肾 219
12.4.6 脑 220
12.4.7 多器官芯片 221
12.4.8 全组织芯片 222
12.5 器官芯片在药代动力学研究中的应用 223
12.6 总结与展望 224
参考文献 225
思考题 226
第13章 微流控芯片-质谱联用细胞分析仪的应用 227
13.1 概述 227
13.2 仪器性能与特点 228
13.2.1 微流控通道细胞培养芯片 228
13.2.2 微注射装置 229
13.2.3 细胞培养单元与显微观察 230
13.2.4 细胞进样与代谢物提取 230
13.2.5 色谱预处理与分离单元 230
13.2.6 质谱检测单元 233
13.2.7 软件控制单元 233
13.3 仪器操作步骤 235
13.3.1 芯片制作 235
13.3.2 细胞培养 235
13.3.3 培养基注入 235
13.3.4 色谱分离 236
13.3.5 质谱检测 236
13.4 仪器应用 236
13.4.1 细胞缺氧分析 236
13.4.2 25-羟基维生素D3的生物转化 237
13.4.3 酸性微环境中7-羟基香豆素代谢 239
13.5 仪器的应用前景 241
参考文献 242
思考题 244
