摘要：对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000μm、壁厚20～300μm的聚丙烯腈空心微胶囊。

摘要：小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)是RNA干扰的引发物,激发与之互补的目标mRNA沉默,对基因调控及疾病治疗有重要意义。siRNA作为药物需要克服血管屏障、实现细胞内吞及溶酶体逃逸,同时还需要避免核酸酶作用下发生降解。因此,设计合适的纳米载体以帮助siRNA成功递送进细胞并发挥作用是目前siRNA药物发展的重要目标。纳米载体的材料种类、尺寸、结构、表面修饰等精确设计是实现siRNA药物成功递送的重要因素。随着研究的深入和应用的发展,siRNA药物纳米载体的精确控制制备、精准靶向递送及多功能化取得了较好的成果。本文围绕siRNA药物纳米载体,对siRNA药物应用及其递送困难、siRNA药物纳米载体主要设计策略、目前siRNA药物上市情况进行介绍,同时对其未来发展方向进行展望。

摘要：量子点(quantum dots,QDs)是一种新型的纳米荧光材料,具有优良的光电性质,已广泛应用于荧光传感及可视化检测,可实现对靶标分子高灵敏、高特异性分析。本文主要论述了量子点的表面化学修饰,以及量子点传感的作用原理,如荧光共振能量转移、电荷转移、直接荧光传感、生物发光共振能量转移、化学发光共振能量转移以及电化学发光,利用这些原理设计出不同的荧光传感器,并应用于不同分子或离子的可视化检测。同时对量子点的荧光传感存在的问题及挑战进行了总结,并提出量子点荧光传感将向生物相容性好、细胞或生物体内实时可视化检测、复杂体系中进行多靶标同时检测以及量子点的逻辑运算等方向发展。

摘要：具有不同组成和形态的聚合物颗粒近来受到越来越多的关注,它们的表面粗糙度显著影响着其理化性能,尤其在调节生物材料与生物系统间的相互作用中发挥着重要作用.本文设计了一种具有表面可调褶皱结构的聚苯乙烯微球.首先通过微流控装置产生尺寸均一的含有疏水聚合物和助表面活性剂的液滴.在有机溶剂的挥发过程中,不断收缩的液滴出现界面不稳定现象.表面面积自发增大,固化后得到表面具有褶皱的微球.研究结果表明,调节助表面活性剂的浓度以及溶剂挥发速率均可以有效调控微球表面粗糙程度.循环肿瘤细胞捕获实验表明,这种褶皱结构能明显增强细胞黏附力,提高细胞捕获量.以上这些特征表明这种表面褶皱微球将在生物医学分析领域具备良好的应用前景.

摘要：自动化核酸提取技术对于核酸扩增和高通量测序等分子检测应用至关重要。当前,大部分商用自动化核酸提取仪主要以磁分离技术为主,采用高度集成的封闭式结构设计方案,成本高,且不利于在资源有限的环境下使用。此外,核酸样本处理功能模块一旦固定,便很难根据需要对其功能更新和拓展。为了应对上述挑战,该文在基于“快速复制原型机(RepRap)”开源项目的低成本3D打印平台上,设计并构建了一套桌面式8通道自动化核酸提取系统。采用RepRap开源设计,系统模块功能的设计更快速、灵活,可编程,可以根据需要及时进行迭代更新,缩短了系统的研制和测试周期。在开发的系统中,加热、机械运动和8通道磁分离模块功能可与开源3D打印硬件无缝集成。其中,将8通道磁分离模块直接替换3D打印平台的热挤出机,通过G-code编程,可实现自动化核酸提取的高精度定位和机械运动控制。此外,该系统为自动化核酸提取开发了专用实验方案和控制软件。其中,三轴运动平台和核酸提取模块分别由上位机和模块驱动电路进行有效控制;加热模块由4个专门设计的铝制加热底座和3D打印机原有的加热板组成。加热底座通过与96深孔板适配,使深孔板贴合在加热板上,可实现较高的热转换效率。该研究以λDNA为标准核酸样品,对系统的核酸提取纯度、提取效率(一致性和稳定性)进行分析,验证了系统的提取性能。结果显示,该系统对高浓度样品的提纯性能和效率优于低浓度样品。该系统还实现了大肠杆菌细胞质粒DNA的自动提取,进一步展示了其对于真实细胞样本纯化的有效性。该文研制的核酸提取系统有望为在实验室之外的资源有限环境中进行现场快速分子检测(POCT)提供一种经济有效的手段。

摘要：自然界在漫长的进化过程中创造了大量具备优异特性的天然材料,为人工材料的设计和制备以及相关学科的发展提供了源源不断的灵感来源。得益于材料科学和微加工制造工艺的飞速发展,受自然界天然材料启发而构建的仿生材料受到科研界的广泛关注并随之蓬勃发展。基于精细的形貌加工和组分设计,仿生材料已经被赋予自适应、自修复、自清洁以及雾收集等实用的功能。迄今为止,这些性能优越的仿生材料已经在医学、航空航天、生物医学以及日常生活等领域中展现出了良好的应用潜力。尤其是将功能性仿生材料作为生物支架材料进行细胞培养后并进一步集成到微流控芯片中,由此构建出的器官芯片具有小型化、低消耗和提供仿生微环境等优势,有望取代传统的细胞实验和动物实验,成为药物筛选和疾病模型研究的新平台。本文首先介绍了仿生材料的制备以及所获得仿生材料的特性或功能,然后重点总结了仿生材料在器官芯片中的研究进展,最后对该技术目前面临的挑战和未来的改进方向进行了展望。

摘要：振荡模式的调控与单模激光的实现是微腔激光器走向实际应用所需解决的关键问题.本文从微腔模式的基本理论出发,按不同的调控机理梳理了ZnO微腔激光在模式调控方面的主要进展.首先,阐述了分布布拉格反射(DBR)或分布反馈(DFB)结构、腔体尺寸控制、游标效应等传统静态调控方式在ZnO微腔激光模式调控中的结构设计与研究进展;进一步讨论了通过压电、电光等物理效应调制折射率来实现ZnO微腔激光模式的动态调控;最后,综述了表面等离激元效应在实现纳米激光调控方面的最新进展,并系统分析了相关调控手段在ZnO微腔激光模式调控中的优点及存在问题.这些模式调控的方法不仅适用于ZnO紫外激光,同时也为其他材料、其他波段的微腔激光提供了参考.

摘要：在再生医学领域中,材料对细胞生长和组织修复的调节作用一直是极为关键的问题。随着表面图案化技术的发展,在材料表面制备规则、可控、种类多样的图案化区域成为可能,因而该技术被广泛应用于再生医学、组织工程以及细胞诊断等相关学科领域。通过微纳米表面图案化方法,改变材料的化学性质和拓扑结构,从而实现对细胞粘附、迁移、增殖、凋亡、基因表达及分化的调控,受到越来越多关注。这其中涉及多种多样的微纳米结构、基底材料、修饰材料、细胞类型和细胞行为。该文归纳了目前主要的微纳米表面图案化方法,并从各向异性拓扑结构、各向同性拓扑结构以及复合型结构着手,概述了基于材料微纳米结构对细胞行为调控这一领域的研究工作,尝试总结细胞行为与生长环境的具体联系,为再生医学中所使用的支架、植入物的设计提供参考。

摘要：背景:传统将成像装置与计算机相结合的方式制约了生物芯片技术适用的范围。随着生物技术的不断发展,仪器的小型化、集成化、智能化是生物芯片发展的趋势。目的:实现高速高分辨的实时生物芯片检测系统。方法:提出一种基于微处理器与现场可编程门阵列协同工作的生物芯片数据采集系统的设计方法,以满足生物芯片在进行高速高分辨率检测时对系统实时性的较高要求。介绍系统的硬件结构和接口设计,并着重讨论了软件的设计与实现,在生物芯片数据采集系统的设计与实现上提出了新的构建方法。结果与结论:将微处理器和现场可编程门阵列相结合设计,通过接口驱动和现场可编程门阵列数据采集程序的编写,经QuartusII下的时序仿真,该数据采集系统能够在较高分辨率和较快扫描速度下,实时地进行荧光数据采集。且这种设计方式有效解决了以往采集系统中存在的软硬件过于庞大和复杂的问题,提高了系统可靠性。

摘要：γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)含量异常会引发一系列大脑疾病,因此在体检测人脑GABA含量成为一种十分必要的医疗技术.本文基于GABA检测常用的谱编辑方法 MEGA-PRESS,引入性能更好的SLR脉冲代替常用的高斯脉冲,并使用单频带和双频带结合的方法激发特定频率的物质,在联影(United Imaging Healthcare,UIH)的uMR780磁共振系统上实现了一种优化的MEGA-PRESS序列.结果表明:SLR脉冲可以减少大分子(macromolecule,MM)信号对GABA信号的干扰;单频带和双频带结合可以更好地抑制残余水信号对GABA~*信号的影响.水模实验和人体实验结果均证实优化的MEGA-PRESS序列可以更好地实现GABA~*含量在体检测.