做微流控研究生怎么学习?

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本人研一，开始做微流控，刚开始学校想问下知乎上大神怎么学习这方面知识，有推荐网站吗

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在本文中，我们将讨论在微流体设备中生成液滴的不同涂层方法。涂层主要有两种类型：疏水性和亲水性。无论使用哪种类型的涂层，都必须考虑两个参数：制造微流控设备所用材料的物理和化学特性，以及您希望制造水包油液滴还是油包水液滴。


一、微流控材料和流行涂料

01.PDMS
微流控中最常用的生物材料当然是PDMS。其众多的物理化学特性，与细胞培养和微加工兼容，使其非常受欢迎。在其众多特性中，我们将重点关注其高度疏水性，这对基于液滴的微流体产生影响，并使 PDMS 成为生成油包水 (w/o) 液滴的理想材料。



02.疏水涂料
为了增强 PDMS 的疏水性，建议使用防水剂，例如 Aquapel 或对基材进行硅烷化处理。
硅烷化包括SiO2表面上的硅烷醇基团与烷氧基硅烷之间的反应，形成稳定的共价键。SiO2 采用硅烷，随后根据所采用的硅烷头基发生结合其他实体的共价反应。在使用 PDMS 或玻璃微流体装置时，通常使用硅烷（更准确地说是氟硅烷）来生成液滴。
Aquapel 最初是一种防雨剂，可以使玻璃等材料完全疏水。因此，它特别适合用微流控玻璃装置产生油滴中的水或使PDMS变得更加疏水。实际上，也可以使用任何其他含有有机硅和异丙醇的防雨剂，例如 TurtleWax。在实践中，必须先将通道充满防雨剂并静置1分钟。之后，建议用空气冲洗。通道应再次充满防雨剂（1 分钟）。再次用空气冲洗。产生液滴的油可用于正确冲洗通道，以去除任何 Aquapel 残留物（在处理细胞时最小化细胞毒性的重要步骤）。再次用空气冲洗，然后将处理过的PDMS装置放入85°C烘箱中10分钟以完全干燥。

03.亲水涂料
由于其高疏水性，PDMS 无需事先进行表面处理即可完全防止水包油 (o/w) 液滴的形成。然而，水包油滴的产生在多种应用中是必要的，例如将单细胞封装在双乳液中、形成囊泡或其他模型膜等。为了满足使 PDMS 具有亲水性的需求，人们开发了多种技术，例如紫外线或等离子体辐射、亲水性聚合物涂层或在 PDMS 本体中掺入两亲性表面活性剂。

更准确地说，紫外线或等离子体照射技术在于利用等离子体照射或紫外线（UV）对聚合物表面进行氧化。氧改性在150W功率和15分钟暴露时间下显示出2天范围内的亲水稳定性。

对于亲水性聚合物涂层，方法是在等离子处理后立即用 PVA 给通道涂层。建议将氧化的 PDMS 表面置于重量百分比为 1%的 PVA 等离子水溶液中 10 分钟，对表面进行改性。O2 等离子会产生醇羟基 (C-OH)、硅烷醇 (Si-OH) 和羧酸 (COOH)，使 PVA 分子与活化的 PDMS 表面之间产生氢键，从而形成永久亲水的表面。此外，通过主链基团（-CH2-CH-）之间的疏水相互作用，以及 PDMS 表面干燥后被吸收的 PVA 与水溶液中的 PVA 链之间的 γ-OH 羟基分子间氢键作用，可促进多层 PVA 的组装。

在 PDMS 块体中加入两性表面活性剂被认为是在聚合过程中将表面活性剂加入 PDMS 基体和固化剂混合物中，以形成亲水性聚二甲基硅氧烷-氧化乙烯聚合物（PEO-PDMS）。亲水性在两个月内保持稳定，之后会略有变化。不过，考虑到表面活性剂的价格，将这种方法用于微流控设备的常规填充从长远来看是不可持续的。


二、注意事项：

• Aquapel 是一种防雨剂，可以使玻璃等材料完全疏水，使其适合使用微流体玻璃装置在油滴中生成水，或使 PDMS 变得更加疏水。建议在通道内填充防雨剂；静置 1 分钟，用空气冲洗并重复该过程。如需干燥设备，您可以将其放入 85℃ 的烤箱中加热 10 分钟，使其完全干燥。
  
• 紫外线或等离子体照射是一种通过等离子体照射或紫外线 (UV) 氧化聚合物表面来使 PDMS 具有亲水性的技术。已经表明，这种修饰可以在2天的范围内实现稳定的亲水性。
  
• PVA 涂层是另一种使 PDMS 表面亲水的方法。它包括在等离子体处理后立即用 PVA 涂覆通道，并将氧化的 PDMS 表面暴露于水中 1%（按重量计）PVA 等离子体中 10 分钟。
  
• 两亲性表面活性剂还可用于在聚合过程中将其添加到 PDMS 基质和固化剂混合物中来制造亲水性 PDMS。然而，考虑到这些表面活性剂的价格，它们可能不适合微流体装置的常规涂层。
  

三、亲水性COC、PC 和 PMMA

与 PDMS 和玻璃相比，塑料还可进行许多相同的表面处理，从而提高了其在需要表面功能化的应用中的通用性。大多数市售塑料的原始形态都是疏水性的，这可能会导致分子吸附并影响分析测量的准确性。（富临塑胶供应亲水性COC、亲水性PMMA颗粒，成型器件在注塑机或挤出机上直接具有亲水性。不需要涂层或等离子体工艺。）


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同花顺

导读
和义广业【行业分析】之微流控系列，将系统解读微流控芯片加工工艺、技术优缺点、医疗领域应用、市场现状、产业上下游、代表企业及未来发展趋势。本篇文章列举微流控技术在不同领域中的应用，并重点介绍该技术优势和目前发展中所面临的困境。
▍微流控的优势[1]

1、样品和试剂消耗少，成本降低

样品分析所消耗的试剂仅几微升到几十微升，被分析物质的体积只需要纳升级或皮升级（通常用量的百分之一甚至万分之一或更少），这样可以通过使用非常少的样本和试剂就可以做出高精度和高敏感度的分离和检测，降低检测费用，缩短分析时间。
2、具有高通量特点，分析检测速度快[2]

微流控可以设计成为多流道，通过微流道网络可以同时将待检测样本分流到多个反应单位，同时反应单元之间相互隔离，使各个反应互不干扰，因此可以根据需要进行多个项目的检测。
3、污染少，检测误差小

由于微流控芯片的集成功能，原先在实验室里需要人工完成的各项操作全部集成到芯片上自动完成，使样本的污染降低到最低程度。
4、集成结构小巧、便携

将传统医学检测所需的离心、过滤、混合、反应和检测等功能整合在微型芯片上，通过标准化封装制备小体积的便携式检测设备，能够随身携带、快速检测。
5、降低了对专业医护人员的依赖性

卫生设施有限的偏远地区不具备医学检测条件，特别是在流行病暴发时，能够降低对检测设备的依赖，实现实时、实地快速检测。
▍微流控产业化难点分析

1、研发成本高、周期长、难度大

⼀个成熟的微流控产品，其开发工作包括芯片设计及加工工艺、表面处理工艺、配套设备设计及组装工艺、内含的试剂开发、系统性能验证等多项研发工作。
2、规模化生产是难题，质量控制难以解决

⼀个复杂的产品的不同组件是由不同公司大规模的⽣产，然后由中游生产厂商组装而成，导致质量控制难以解决。
3、芯片成本高，市场推广不利

分析芯片都是一次性的，导致检测成本升高，且产品在市场的推广不利，许多具有核心产品的小公司都是通过大厂的并购才得已推广的。
4、回报周期长，对资金需求更大

▍微流控的应用领域      




1、医疗诊断


在医疗诊断方面，微流控技术通过和其他检验方法相结合，减少了传统检测中存在的一些弊端，提高了检测的效率，具体如下表所示：

种类	应用领域	传统方式的不足	微流控技术的优势
分子诊断（PCR）	病毒、细菌等的快速检测	设备庞大、移动不便更适合大型医院中心实验室大通量人群检测	设备小型化、全自动化、集成化、有较高的灵活性降低检测过程对医护人员的依赖性
免疫诊断	肿瘤标志物检测、感染性疾病抗原和抗体检测、自身抗体检测、激素检测等	设备庞大、移动不便更适合大型医院中心实验室大通量人群检测	床旁快速检测，家用快速诊断灵敏度高
生化诊断	血常规、尿常规、肝功能、肾功能等	一般一次检测只能得到一项结果，试剂及样本消耗量大样本周转时间长	样本量少，单次检测多项结果成本低、操作简单、能快速得到结果
单细胞检测	细胞、分子病理及血液检测、循环肿瘤细胞的检测	以流式细胞术为例：流式提取单个细胞需要的细胞样本量较大，容易丢失低丰度细胞，不利于稀有细胞分析，同时，流式细胞仪的价格昂贵、体积较大	微量液体操作、将多步操作集成化提高检测的灵敏度等[3]能够提取单个细胞进行后续分析
器官芯片	药物的筛选、病理、毒理检测分析等	细胞实验中：细胞种类单一、仿生性差动物实验中：周期长、成本高、稳定性差、种属差异、伦理问题等	基于细胞水平的药物筛选：精确控制生化浓度梯度的产生，评估候选药物的细胞代谢和细胞毒性；通过器官芯片的药物分析：构建人体器官的基本结构，并模仿不同器官的功能，从而评估和分析候选药物的生物效应及其生物分布、代谢和排出

第3篇会就上述方向进行详细的介绍。
2、石油化工[4]

传统的油田开发需进行3个阶段，每一阶段都采用不同的技术手段提高出油率，因此对石油提取的效率是当前研究的重要内容。目前对其在实验室的研究面临着实验设备巨大、试剂消耗多、成本高等问题[5]，而微流控芯片的应用可以降低样品的需求量、减少成本，且很大程度上对实验的变量进行简化和控制。
未来，微流控芯片有望通过以下方面对石油提取做出更大的突破：①模拟油藏的微流控芯片加工技术，加工出具有复杂孔隙结构的微流控芯片；②微观结构中的流体流动与控制，通过微流控芯片观察流体在复杂微尺寸孔隙结构中的流动行为，从而对其进行控制，扩大驱油范围；③试剂配方的研究，通过微流控芯片进行预实验，获得最佳的驱动石油流动的试剂配方，提高实验效率，降低成本。
3、环境检测

目前，微流控芯片在环境中的应用相对较少，主要集中在对水环境和气体环境中无机离子和有机化合物分离、富集以及检测方面，如硝态氮、重金属以及有机污染物等物质。
4、食品安全

微流控芯片可以用于食品中着色剂、防腐剂、护色剂、增白剂、漂白剂及香料等食品添加剂的检测，如Law[6]等首次用传统毛细血管电泳和芯片电泳电容耦合的非接触电导检测了苯酸盐、山梨酸酯两种防腐剂和维生素c，发现微流控芯片可以极大的减少分析时间。
5、司法鉴定[7]

拉曼光谱法是一种振动光谱技术，光谱中的谱带能够提供有关生化成分的直接信息，即在化学分析中提供有机分子的结构指纹，其优点是对微小结构变化的高度敏感，微量样品即可进行检测[8]，并对样品基本无损伤。实际的应用过程中由于拉曼散射强度较弱，因此衍生了更高的拉曼检测技术，如表面增强拉曼散射技术（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS），它通过增强试剂（如金、银和铜等贵金属或少量半导体以及非金属材料等）[9]与待测物质结合，产生出更强的拉曼信号的强度[10]。
微流控芯片通过表面增强拉曼光谱法结合，可以实现污水、河道水中甲基苯丙胺（冰毒）的快速测定，具有体积较小、便于携带、操作检测、可重复使用、检测成本低等优势，未来有望实现社区毒情在线监测，为公安禁毒部门提供一线的情报参考信息。
参考资料：
[1]司朝霞,韩文.应用于血液检测的微流控芯片制造工艺及应用研究现状[J].医疗卫生装备,2021,42(02):93-98.DOI:10.19745/j.1003-8868.2021040.
[2]朱敏杰，彭伙，高则航，等. 用于细菌快速高灵敏检测的离心式高通量液滴微流控芯片[J]. 微纳电子技术，2019，56（7）：548-555.
[3]刘卫枝. 基于微流控技术的单细胞精确操控平台的建立及其在单细胞分析中的应用[D].厦门大学,2019.
[4]高克鑫,范一强,金志明,等. 微流控芯片在提高石油采收率技术中的应用[J]. 断块油气田,2018(2). DOI:10.6056/dkyqt201802030.
[5] RASSENFOSS S．Selling a new way of looking into rocks[J]．Journal ofPetroleumTechnology，2015，67(4)：42．
[6] Law WS,Zhao JH,Kuban P,et al.Determination of vitamin C and preservatives in beverages by conventional capillary electrophoresis and microchip electrophoresis with capacitively coupled contactless conductivity detection.[J].Electrophoresis: The Official Journal of the International Electrophoresis Society,2005,26(24).
[7]常颖,常化仿,赵阳,等. 表面增强拉曼结合微流控检测甲基苯丙胺[J]. 中国法医学杂志,2020(6). DOI:10.13618/j.issn.1001-5728.2020.06.014.
[8] MOREIRA L P，SILVEIRA L J R，PACHECO M T T，et al. Detecting urine metabolites related to training performance in swimming athletes by means of Raman spectroscopy and principal component analysis［J］. Journal of Photochemistry and Photobiology B：Biology，2018，185：223-234.
[9] LI Dan，YAO Dongmei，LI Chongning，et al. Nanosol SERS quantitative analytical method：A review［J］. Trends in Analytical Chemistry，2020，127：115785.
[10]曾琦, 刘瑞, 王楠,等. 拉曼光谱技术在医学检验领域中的研究进展(特邀)[J]. 光子学报, 2021, 50(10):12.
作者声明：感谢本文参考资料作者，文中观点仅供参考，不恰当之处还望包涵指正，资料内容侵删。
作者：武瑾嵘
审核：李芳

感恩由您

不知道你是在什么样的实验室，微流控毕竟只是一门技术，如果你们本身就是做微流控技术的实验室，在有完善细胞培养条件的情况下可以往生物医学上靠（毕竟杂志多好出成果），类器官体外诊断单细胞这些都是很热门的领域，国内也有不少对口的公司。如果你是在一个化学/生物/环境之类的实验室，那微流控可能只是你们实验室搭建的一个平台，你可能需要做的寻找你们领域内的只有微流控这个技术能够实现的工作，比如用微流控去模拟体内的一个病理生理情况下的物理结构，从这点出发去阐述整个病理生理过程下的分子机制，这样的工作做得好一样是可以发在cell这种顶刊上的，不过跟微流控本身的关系就不是很大了。

队长是我

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，微流控是一个包含了微加工和生物工程，物理学，化学，工程学的交叉学科。

缺点
1.成本高
目前为止，对于微流控免疫分析芯片而言，几十到上百美元为一块供研究用的标准玻璃芯片价格，而微流控免疫分析芯片只能一次性使用，微流控分析平台可以多次使用的优点不能充分体现，增加了检测的成本。
2.技术平台的难题
非均相微流控免疫分析芯片的一个关键问题为如何在微通道的表面固定抗体，此外还ZD攻克的难题为微流控芯片与外围设备如自动分析、显示设备等的集成化。
3.核心技术没有规范和标准：
一个复杂的产品，由不同公司对它的不同组件进行大规模的生产，之后再由某个掌握一个或者多个核心技术的公司将这些不同组件组装起来为一个成熟的产业链的标志。一个成熟的微流控产品，通常包括光电检测模块，信号处理模块，核心的微流控芯片，芯片驱动平台，人机交互的软件系统以及配套使用的试剂等组件。然而，在微流控的产业化中，因为没有相对比较成熟的技术，因此产品没有相应的标准和规范，组件的通用化目前也无法实现，上下游公司对于一个产品合作开发的模式也无法形成。而微流控产品有着很高的技术要求和比较长的开发时间。这也造成了前期研发经费高昂，短期无法实现盈利。
4.缺乏人才
对于专业化市场人员、企业研发人员、多学科交叉人才需求量很大，这方面的人才非常却反。在国内极其缺乏在企业从事产品开发的芯片技术人员。
表面改性技术
表面改性的原因
（1）在微流控芯片中，对于表面性质，芯片分离、反应和细胞培养等单元技术有着不一样的需求。
（2）微流控芯片有着多样的材质，使芯片表面的复杂性增加。
（3）微流控芯片中表面积打，有着显著的表面效应，强化了表面的重要性。
改性的目的
（1）使得表面稳定性提高。
（2）使得表面特异性作用增强。
（3）使得表面非特异性作用减弱。
表面改性的方法分类
表面改性的方法又分为静态改性和动态改性，静态改性包括硅烷化，聚合诱导接枝，本体掺杂，共价偶联。

长长的路

多看综述，理清思路。然后，基于团队现有的条件，找到可以切入的点，接下来就是不断地实验，不断地纠偏，找到合理的，可重复的数据后，开始论文的写作。最后就是反思当前的不足，考虑下一步的计划。一篇论文的生命从我该怎么做开始，到我还能怎么做结束。加油吧，最近微流控很火喔，说不定可以发好文章。