作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 顶部:(1)通过溶胶-凝胶化学在熔融石英毛细管和热塑性模具中合成多孔二氧化硅整体
整体合成过程中的竞争反应
在此步骤中，玻璃毛细管上存在的硅烷醇基与整料形成共价键
底部:(a)在100微米内径的熔融石英毛细管内合成的二氧化硅整体的扫描电镜图像，显示整体的均匀孔隙率和优异的壁锚定
孔径直方图
红细胞溶血的临界直径(2r*)标有箭头
信用:微系统公司。纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-019-0063-4 新兴的单细胞诊断依赖于从复杂的生物基质中快速有效分离细菌的潜力
在最近发表在微系统和纳米工程杂志上的一项研究中
韩和他在美国机械工程、化学生物分子工程和生物工程系的同事
S
开发了一种装置，使用微流体多孔硅胶整体从全血中分离完整的活细菌
它们实现了机械溶血，同时为完整的和有活力的细菌提供了通过整料的通道，用于基于大小的细菌分离和选择性裂解
韩等
描述了一种合成大量离散的毛细管结合整体元件和毫米级整体砖以集成到微流体芯片中的方法
他们探索了整体形态、几何形状和流动条件对细胞裂解和流动方式的影响，这些因素允许选择性细胞裂解和多种革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的选择性通过
韩等人采用的技术
当与单细胞拉曼光谱结合时，允许快速样品制备和细菌分析
这项工作提供了独特的样品制备步骤，以支持快速和无培养的细菌分析，应用于即时护理生物医学设备
血液中的细菌可导致败血症、组织感染和其他严重的医疗状况，需要及早识别血液携带的细菌以进行有效治疗
使用现场诊断快速识别细菌的能力可以大大提高早期感染最佳治疗的临床潜力
现有的细菌鉴定金标准基于表型细胞培养分析，需要至少24小时来收集样本，以便在诊断和临床微生物实验室进行培养和分析
现有的技术是稳健和廉价的，但不能产生及时的结果来指导治疗的初始阶段
将二氧化硅整块砖整合到热塑性碎片中
将圆形胶带放在插入铜基底的整料上，将溶剂化的铜施加到暴露的表面上
在部分干燥后，移除胶带，用另一个铜基底封闭该装置，并将流体端口插入孔中，该孔提供穿过整块的流动路径
用晶片划片机切割的整块砖的扫描电镜图像
全血灌注过程中设备的图像
信用:微系统公司。纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-019-0063-4 在目前的工作中，韩等人
探索与多孔二氧化硅单片集成的微流体装置，作为简单的流通元件，用于选择性血细胞分析和细菌的完整分离
整料是高度多孔的材料，由开孔形态和流体流动的扭曲路径组成
科学家可以通过细胞灌注过程中的高机械表面应力来控制整体孔的形态，以实现血细胞的机械溶血，同时允许完整和存活的细菌通过蜿蜒的流动路径进行无培养隔离
韩等
尽管细菌菌株不同，但在革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的流动条件下，对全血中的细菌采用选择性传代的方法
高通量选择性整体裂解技术与拉曼光谱等强大的分析方法相结合，可以在单细胞水平上对全血中的细菌进行无培养分析
对(a)最初25倍稀释的血液、化学溶解的血液和通过整体装置灌注溶解的血液进行DLS测量，发现机械整体裂解比化学裂解的细胞碎片尺寸显著减小
(二)DLS对东
泄殖腔悬浮在1× PBS中，样品通过整体装置灌注，显示细菌大小没有变化
(c)对掺入维生素E的100倍稀释血液的DLS测量
泄殖腔和从多孔整料出口收集的样品
入口样品中的宽峰表示血细胞和小细菌细胞的混合群体，而出口样品中的大(& gt2 m)细胞，如光学图像中所证实的
比例尺= 25米
信用:微系统公司。纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-019-0063-4 韩等
改进以前报道的二氧化硅整体合成工艺，然后在低温下水解和缩合二氧化硅形成二氧化硅玻璃
为了制备二氧化硅整体，科学家们使用了由烷基硅酸盐组成的前体溶液，聚乙二醇作为成孔剂，尿素作为羟基离子源，以最大限度地减少不均匀性和乙酸
当他们优化合成工艺时，得到的整料是均匀的，并且很好地固定在二氧化硅毛细管壁上
科学家们测量了最终骨骼整体结构的厚度，并使用高效液相色谱法计算了其渗透性，以控制实验条件
为了最小化内在变化，韩等人
使用前，将产生的毛细管切成5厘米长的段，以测试渗透性
然后，他们开发了两种互补的低通量和高通量操作方法，将二氧化硅单片集成到微流体系统中
为了实现低生产量操作，科学家们在热塑性微流控芯片中嵌入了包含单块的毛细管段，以在集成过程中保护单块
为了高通量选择性裂解，他们在微流体装置中使用了具有较大横截面积的整体
完整的制造方法为全血灌注期间的无泄漏操作提供了极好的可靠性
红细胞溶血的整体长度依赖性
总的来说，在1× PBS中的50×稀释的血液以10 μL/min的流速通过不同长度的毛细管整体灌注
红细胞和活菌在不同流速和不同长度的单块毛细管中的通过速度
比例尺= 50米
误差线为1SD
根据可见度调整光学图像的对比度
信用:微系统公司。纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-019-0063-4 作为原理证明，韩等
选择阴沟肠杆菌(革兰氏阴性菌，杆状菌)与三种革兰氏阳性菌一起探讨其传代功效；乳酸乳球菌、藤黄微球菌和枯草芽孢杆菌
在实验过程中，他们通过具有不同几何形状和流动条件的微流体整体灌注细菌溶液，使用动态光散射(DLS)来测试细菌的通过和细胞裂解
例如，纯维生素E的灌注
穿过整块石头的泄殖腔没有在DLS峰中产生可辨别的变化，表明细菌完好无损地通过
科学家们展示了多孔整体装置的长度对红细胞溶解效率的影响
结果表明，当整体长度大于1毫米时，红细胞裂解效率显著提高
韩等
还研究了整体装置运行过程中白细胞的命运，细胞不能通过整体而不像红细胞一样被溶解
从技术上讲，红细胞变形为盘状穿过整块材料，导致膜张力显著增加，导致红细胞溶解
相比之下，细菌细胞具有与整块孔相似的尺寸，因此需要较少的细胞壁膨胀才能成功通过而不破裂
科学家们针对不同的细菌优化了该装置的参数，以耐受高水平的膜应力而不破裂
进一步的发展确保了细菌的完整通过而不降解，并具有生存能力
在以10微升/分钟的速度灌注后，在高通量装置中全血的红细胞溶解效率
泄殖腔，L1
乳酸链球菌
微小
误差线是标准偏差
血液和B+EC N = 3，B + LL和and N = 2
在使用两个整体的连续操作之后进行血细胞裂解和细菌分离
表面用牛血清白蛋白/吐温20钝化
99岁以上
999%的红细胞溶解，同时保持了左旋精氨酸的活力
乳糖和维生素E
下水道
比例尺= 100米
掺入维生素E全血的拉曼光谱
通过多孔二氧化硅整体处理之前和之后的泄殖腔(上部)
信用:微系统公司。纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-019-0063-4
为了细菌的高通量通过，科学家们在毛细管装置中稀释血液
然而，作为一种替代方案，它们也可以扩大全血裂解单片的容量
由于细胞溶解导致的堵塞以及多孔基质中截留的完整白细胞，该装置在显示出背压显著增加之前处理了超过400升的掺有细菌的全血
为了定位目标细菌，韩等人
获得一个样品，在它通过整料过程后，沉积在载玻片上
他们通过手动扫描样品上的光学探针进行单细胞拉曼分析
他们期望在未来使用选择性裂解技术，结合共聚焦拉曼显微镜来改进在确定的感兴趣位置检测低浓度感兴趣细菌菌株的过程
这样，荣格Y
韩和他的同事开发了一种微流控芯片，可以有效地分离完整的细菌，具有广泛的临床应用前景
他们设想将目前主要局限于研究实验室的共焦拉曼显微术工具与新兴的小型化和手持式系统结合起来，为快速、便携的现场护理设备铺平道路
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