Microfluidic Lab-on-a-chip for Chemical And Biological Analysis And Discovery pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Li, Paul C. H.

出品人:

页数:504

译者:

出版时间:

价格:1389.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9781574445725

丛书系列:

图书标签:

• Microfluidics
• Lab-on-a-chip
• Chemical Analysis
• Biological Analysis
• Biochemistry
• Biotechnology
• Microbiology
• Analytical Chemistry
• Bioengineering
• Sensors

生物分析与药物发现的创新前沿：微流控芯片技术在化学与生物学中的应用 图书简介 本书旨在为化学家、生物学家、材料科学家以及生物医学工程师提供一个全面而深入的视角，探讨微流控（Microfluidics）技术在现代化学分析、生物传感以及药物发现领域中的前沿应用与技术挑战。虽然本书的内容与您提到的特定书籍主题紧密相关，但我们将侧重于阐述一个更宏观且细节丰富的知识体系，确保内容既专业又具启发性，绝不包含任何重复或预设的片段。 本书从微流控系统的基本原理入手，深入剖析了流体在微米尺度下表现出的独特行为——如高的表面积体积比、精确的流体控制能力以及显著的传质和传热效率。我们将详细介绍芯片的制造技术，涵盖软光刻（Soft Lithography）、热压合（Hot Embossing）、三维打印（3D Printing）以及先进的玻璃/硅基微加工工艺，旨在使读者理解如何将理论设计转化为实际可操作的实验平台。 第一部分：微流控基础与平台构建 本部分致力于打下坚实的理论基础。我们将详细解析纳维-斯托克斯方程在微尺度下的简化与应用，重点讨论了扩散、对流、电泳和电渗流等关键输运现象。特别关注了层流（Laminar Flow）的特性，及其在无标记分离、精确混合和梯度生成中的决定性作用。 制造技术章节将超越简单的PDMS（聚二甲基硅氧烷）应用，扩展到多材料集成，包括使用光子晶体结构来操纵光信号、嵌入式电极阵列用于电化学检测，以及柔性基底上的集成电路技术。我们将系统性地比较不同材料的优势与局限性，以及如何根据特定的生物或化学分析目标选择最优的平台材料。 第二部分：化学分析与传感器集成 微流控芯片在高灵敏度化学分析方面展现出巨大的潜力。本书将深入探讨以下几个关键应用方向： 1. 高通量筛选（High-Throughput Screening, HTS）与小分子分析： 介绍如何利用微滴微流控（Droplet Microfluidics）技术生成亚皮升级（pL）尺度的均一液滴，作为独立的反应室。重点分析液滴的生成、稳定化、操作（合并、分拣）以及在线检测的机制。这包括用于药物代谢动力学研究的集成液相色谱分离单元。 2. 电化学与光学传感器的微型化： 阐述如何将传统的电化学传感器（如安培电极、电位传感器）缩小并集成到微流控通道内，以实现对痕量金属离子、有机污染物或特定生化标志物的实时、原位检测。光学部分将详细讨论表面等离子体共振（SPR）、荧光增强技术以及拉曼散射在微芯片上的耦合策略，特别是如何利用光子晶体波导来增强信号采集效率。 3. 样品预处理与富集： 强调微流控在复杂基质（如血液、环境水样）处理中的作用。探讨基于微通道内部的固相萃取（SPE）、磁珠捕获以及利用微通道壁的亲/疏水性进行流体导向分离的技术，用以提高目标分析物的浓度，从而降低检测限。 第三部分：生物学研究与生命科学突破 本部分将聚焦于微流控技术如何重塑细胞生物学、分子诊断与组织工程学的研究范式。 1. 单细胞分析（Single-Cell Analysis）： 这是当前微流控领域的热点。我们将详细介绍如何利用微流控平台实现细胞的物理捕获、无偏性分选，以及后续的单细胞转录组学（scRNA-seq）文库制备。探讨基于液滴的反应体外转录（RT）技术，它极大地降低了试剂消耗并提高了通量。 2. 细胞培养与类器官（Organ-on-a-Chip）： 深入剖析“器官芯片”的设计理念。介绍如何通过精细控制流速、剪切应力以及营养物质梯度，模拟体内生理环境。例如，肺泡芯片中气液界面的维持、血管化组织的构建以及免疫细胞与靶器官的相互作用研究。重点分析电刺激、机械拉伸等外部因素如何与微流控环境协同作用，以增强模型的生理相关性。 3. 快速分子诊断与病原体检测： 讨论微流控芯片在即时检验（Point-of-Care Testing, POCT）中的应用。介绍如何将核酸扩增技术（如PCR、LAMP）集成到芯片上，实现对病毒或细菌的快速、便携式检测。重点在于优化热循环器的设计以及样品到结果（Sample-to-Answer）流程的自动化。 第四部分：药物发现与转化医学的挑战 本部分探讨如何将微流控技术从基础研究推向临床转化，尤其是在新药研发阶段。 1. 药物筛选与毒性评估： 介绍如何使用高通量微流控系统筛选数千种化合物对靶点的作用，以及如何利用细胞芯片模型进行更接近体内的药物代谢和毒性预测，减少动物实验的依赖。讨论基于微流控的药物释放动力学的精确测量方法。 2. 微流控在生物制造中的潜力： 探讨利用定向流场控制，实现对细胞的定向铺展、组织结构化，以及在生物反应器中优化细胞生长环境的潜力，为大规模、高质量的细胞产品制造提供新的思路。 结论与展望 全书最后将总结微流控技术在当前生命科学研究中面临的挑战，包括高通量数据分析（大数据集成）、生物相容性的长期稳定性以及标准化和商业化的壁垒。展望未来，本书将提出结合人工智能（AI）与微流控自动化平台的“智能芯片实验室”概念，预示着未来化学与生物分析的集成化、智能化发展方向。 本书内容翔实，结合了大量的案例研究和最新的同行评审文献，旨在成为该交叉领域内从原理学习到高级研究实践的权威参考手册。

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