芯片博客上的实验室

图1。页岩天然气开采。

页岩是一种含粉土的细粒岩石，粘土，矿物颗粒，以及从米到纳米尺度的孔隙。页岩中有机质含量高，用于天然气开采。对页岩储层进行机械刺激，在孔隙中形成渗透性。首选的增产方法是水力压裂。其中，加压流体破裂页岩岩，并使裂缝保持开放状态以进行气体开采（图1）。与现有能源相比，页岩气开采是一个相对较新的过程。由于它是其他消耗性能源的环境友好替代品，它吸引了美国和亚洲越来越多的兴趣，尤其是在21世纪后。另一方面，天然气工业目前正在努力优化利用孔隙空间和分馏物有效提取天然气。在一个新开的页岩储层中，挥发性成分首先从米级蒸发到微米级孔隙，使较重的成分难以进入纳米级的孔隙。剩余组分的提取是储层充分利用的必要条件，但对工业来说是一个难以解决的问题。

最近发表在片上实验室，大卫·辛顿和合著者综述了该技术的研究现状，提出了含孔隙页岩的纳米物理模型。作者还通过光学成像和建立气体蒸发的分析模型，研究了纳米孔中气体生成的动力学。他们首先创建了一个与页岩纳米多孔基质特性相匹配的微芯片模型（例如，主要孔隙尺寸和渗透性（图2）。微芯片模型包含大约5800个通过23000个喉道连接的孔，注入碳氢化合物混合物的地方。在模型中，小孔隙的数量（≤10 nm）设计大于大孔隙的数量（~100 nm），以储存大部分可获取的碳氢化合物。这种孔径分布捕获了连接较大孔隙的纳米级喉道的影响，并与页岩生产有关。高，培养基，低过热将其应用于填充微芯片，通过光学成像研究了蒸发的时空动力学。分析模型和实验结果表明，孔隙中的相变（液相到汽相）在很大程度上与相邻孔隙中的相变无关。

这项工作支持这样一种假设，即生产率的快速下降是由于从大的连接特征向纳米多孔基质的转变，随着时间的推移，最小的毛孔中含有较重的部分。作者发现，由于纳米尺度的高温喉道瓶颈，蒸发速度减慢了3000倍。而在低温下，随着轻质组分在大孔中的蒸发，速率进一步降低。即使是直径小于等于10纳米的孔，也能通过严重的选通传输，显著影响较大孔的生产。作者发现这个问题可以通过施加非常低的压力来解决。尽管目前该领域还不可用，水力压裂后期。这一发现似乎为页岩岩石能源加工领域开辟了一条新的道路。

图2。页岩的近景，关于蒸发过程的描述，以及对微芯片操作的描述。

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页岩纳米喉道连通模型中的天然气蒸发：多尺度，多组分多相

阿纳夫·贾图卡兰，俊杰中Ali Abedini阿泰娜·谢巴蒂安，Yinuo Zhao哲慧金Farshid Mostowfi和David Sinton

实验室芯片，2018，芯片上的实验室文章

多伊：10.1039/C8LC01053F

*第条至2019年5月7日免费阅读

关于网络作家

布库古古斯库是荷兰特文特大学中尺度化学系统组的研究员。她的研究兴趣包括开发用于单细胞蛋白质定量分析的微流体装置，下一代测序，芯片研究的分区器官，在微型天平上对水进行脱盐。

质膜是生物体的重要组成部分，对所有生命都是必不可少的。它把细胞内部和外部分开，划分反应，并且有选择地允许通过它的传输。虽然许多研究已经涉及到不同的蛋白质和表面分子如何控制质膜的功能，关于脂类成分如何产生特殊性质，人们知之甚少。例如,跨膜蛋白，这也是一大类毒品目标，可能对脂质环境有不同的要求，也可能根据局部脂质成分改变其功能。最近，研究人员来自戴维维兹实验室在哈佛大学，他们开发了一种微流控芯片，用来筛选迄今为止最大的脂质库，为了确定哪些脂质成分对某些蛋白质跨膜结构域具有特异性。这使得研究人员能够研究局部脂质浓度对跨膜蛋白的影响。

质膜通常被称为“简单屏障”。但如果是这样的话，那么，“为什么自然界要经历制造这么多不同类型脂质的麻烦呢？”罗伊·齐布拉特解释说，论文的主要作者。Ziblat认为脂质膜的作用远远大于单纯的屏障，它是加速生物反应的底物。组成膜的脂质的作用是控制哪些生物分子参与这些反应，通过它们对膜蛋白的选择性。现有技术的成功率有限，齐布拉特转向微流体学试图回答这个问题。

微流控芯片包括PDMS中的108个孔阵列，在该阵列中，可以在用另一层PDMS密封芯片之前沉积和干燥脂质膜。脂质体通过在水缓冲液中膨胀而在孔内生成。然后对这些脂质体进行测试，以确定跨膜结构域肽是否会插入其中。然而，因为跨膜结构域的肽是不溶的，他们不能简单地添加到芯片。为了解决这个问题，齐布拉等.转向无细胞蛋白质合成。通过将跨膜域肽和purexpress（核糖体的商业混合物）的DNA加载到芯片上，酶，以及用于转录和翻译的核苷酸，肽可以在接近脂质体的位置合成，从而减少降水，增加插入的机会。论文通过齐布拉 等.,在7的封面上^钍12月发行芯片实验室，还包括一个有用的视频描述这些方法。Ziblat说，他首先制作了视频，以便更好地与他的主管和同事交流他的方法，但它确实有助于读者理解非常技术的方法论。

往前走，Ziblat希望利用该装置研究其他膜相互作用，如病毒细胞结合。人们还希望这种新的装置和方法能够被用来鉴别作者所称的“可药化脂质”——与特定脂质相互作用的肽，从而更好地将药物导向特定的细胞甚至是细胞器。

要下载全文，请单击下面的链接：

不溶性蛋白跨膜结构域脂质特异性的测定

R.齐布拉特JC.WeaverL.R.ArriagaS.Chong和Da.韦茨

实验室芯片2018，18，三千五百六十一

doi:10.1039/c8lc00311d

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Darius Rackus（右）是Eth z_rich的Dittrich生物分析组的博士后研究员。他的研究兴趣是开发用于医疗保健和生物分析的集成微流体工具。

用于分子诊断的PDMS微流控装置现在使用卷到卷的制造方法大规模生产。

如果有一种材料能够在学术界进行微流体研究，聚二甲基硅氧烷（PDMS）是必然的。PDMS是一种廉价且易于原型化的产品，它的弹性特性导致了复杂的结构（例如微流体通道中。虽然它对于快速原型设计非常有用，由于缺乏可扩展的生产方法，原型制造和高通量制造之间往往存在着脱节。芬兰VTT技术研究中心和加州大学伯克利分校的研究人员最近报告了一种逐卷制备PDMS微流控芯片的方法。

在纸业常见的卷对卷（R2R）加工中，长板材被连续加工，通过具有不同功能的辊和模块送料。形成R2R微流控器件，将聚二甲基硅氧烷（PDMS）应用于镀铝纸基片上，再经加热镍压印筒压印，使其固化。该器件具有良好的再现性，通道深度达到100微米左右。从nikel master复制是自动化的，以1.5 m/min的高吞吐量执行。奥利·海基·赫图宁，论文的作者之一，说“虽然这个过程需要很多微调，它非常简单。”就像其他高吞吐量制造技术（例如注射成型）镍工具很贵，但这些成本可以通过产量来克服。

作为原则适用的证明，作者证明了环介导的等温扩增（LAMP）检测核酸的方法。试剂在微通道中被发现并用一个卷对卷兼容的点胶机干燥，通过卷对卷工艺（尽管通孔是手工冲压的）形成了用于流体和真空连接的带有通孔的PDMS盖，然后手动粘合。Huttunen说，下一步要解决的是如何制造整个设备的滚动，但这不应该太具有挑战性。

用镀铝纸作为器件的基片，有两个优点。一种是铝显著降低了纸张的自发荧光。另一个优点是铝反射了激发光和发射光，产生更强的信号。测试结果可以在20分钟内读取，这表明这些设备对于低成本的护理点测试是有用的。

未来的挑战，通讯作者Luke Lee说，这将是“学习滚动微流体的新思维和设计规则，以解决所有人在集成分子诊断中的大规模生产问题。”这对于PDMS和微流体界来说是一个令人兴奋的新前景。

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用于分子诊断的PDMS微流控装置现在使用卷到卷的制造方法大规模生产。

*文章自2018年6月6日至2018年7月6日免费阅读

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Darius Rackus（右）是多伦多大学的博士后研究员，在惠勒实验室.他的研究兴趣是将传感器与数字微流体相结合，用于医疗保健应用。

像标签一样的设备可以快速，细胞培养实验的快速原型制作

X射线摄影术，或者剃刀印刷，是一种制造微流体装置的低成本、易接近的方法。使用电脑控制的剃刀刀，材料薄片可以精确地切割成一种设计。使用粘合材料，切割图案可以像贴纸一样使用，然后，通过将贴纸堆叠和分层来制作微流体装置，从而形成三维结构。虽然剃刀切割设备的分辨率可能与软光刻不同（150μm与10-30μm）其易于制造和快速周转时间使该方法非常用户友好，是快速成型的好方法。Jay Warrick（美国威斯康星州）和玛丽贝拉·多梅内奇（美国波多黎各Mayag_ez）希望与剃刀切割的微流体技术合作。

获得一个非常容易的制造方法成为多梅内克的必要条件。在2016年一场电气火灾摧毁了她的实验室和软光刻设备之后，多梅内克正在寻找一个简单的方法继续她的研究，同时等待装修完成。因为她主要是研究生，她需要一种具有温和学习曲线的捏造方法。“光刻方法太难掌握在几周内，但是剃刀切割的设备很容易被任何人制造和使用，”多梅内奇说。

尽可能简单易用，除非得到信任，否则它不会被社区广泛采用。对于生物学家来说，这意味着相信这种材料是生物相容的，不会干扰他们的实验。在他们最近的报告中，多梅内奇和沃里克应对这一挑战，并通过彻底描述Arcare 90106为社区服务，用于xurography的双面胶带。将胶带与聚苯乙烯和PDMS装置进行比较，细胞生物学和微流体的面包和黄油材料，分别。该磁带在多种细胞生长指标和多种细胞类型上表现出良好的性能。此外，在亲脂性分子的吸收方面，与PDMS相比是有利的，这意味着它不太可能干扰细胞外分子（例如，激素，细胞因子，生长因子等）非常重要。

基于磁带的简单生物相容性设备为细胞生物学开辟了新的机遇。沃里克说：“它能很好地将这些设备附着在许多不同类型的表面上。”因为磁带很灵活，它既可以贴在曲面上，也可以贴在平面上。它还为将新材料与微流体设备集成提供了机会。沃里克说，他“经常看到不同的材料，并希望有一个简单的方法来整合它们。胶带解决了这个问题，“就新材料而言，研究小组演示了电纺胶原蛋白片在剃刀切割的微流体装置中的整合。合著者Yasm_n_lvarez Garc_a目前正在调查其他哪些材料可以合并。她希望扩大目前的工作，包括更多的细胞类型，进行细胞迁移研究，并扩展该技术的可用性。这将进一步提高磁带生物相容性的可信度，并降低更多生物学家进入微流体的障碍。

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用于基于细胞的应用的剃刀印刷贴纸微型设备

doi:10.1039/c7lc00724h（纸）芯片实验室，二千零一十八，18，四百五十一

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关于网络作家

Darius Rackus（右）是多伦多大学的博士后研究员，在惠勒实验室.他的研究兴趣是将传感器与数字微流体相结合，用于医疗保健应用。

*2018年2月28日前免费使用