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《微納流控芯片實驗室》共分15章,包括微流控芯片的各種基礎技術和主要應用，其中,對近年來研究團隊極為專注并頗有貢獻的液滴芯片、紙芯片和器官芯片等新興技術以及芯片在模式生物、微納材料等重要領域的應用,都安排專門章節,予以重點介紹。書中提供的大量案例和彩圖，全部來源于作者研究團隊成員的一線工作。
緒論為全書之綱。作者力圖以全新視角并從戰略高度,詮釋對這一新興科學技術的理解和展望，既濃縮了積累,更傾注了心血。前言和后記則系傾力而成,闡明背景,傳達思想,是全書的重要組成部分。
緒論為全書之綱。作者力圖以全新視角并從戰略高度,詮釋對這一新興科學技術的理解和展望，既濃縮了積累,更傾注了心血。前言和后記則系傾力而成,闡明背景,傳達思想,是全書的重要組成部分。
作者簡介
林炳承，博士，中國科學院大連化學物理研究所研究員，大連理工大學教授, 芯片實驗室研究大連中心(籌)主任；英國皇家化學會會士，德國洪堡基金(AvH)學者，日本學術振興會(JSPS) 研究員；Electrophoresis 雜志副主編, Lab on a Chip雜志第四屆編委，國際微分離分析戰略委員會委員。
早年致力于毛細管電泳等分離分析研究, 20世紀90年代后期起從事微流控芯片及其應用研究。已發表論文330余篇，出版《微流控芯片實驗室》等中文著作6部，主編Microfluidics: Technologies and Applications等英文著作、年刊和專輯6部(期)；申請或持有微流控芯片領域專利50余項；培養博士、碩士研究生50余名，博士后近十名；全國優秀博士學位論文指導教師(2001)；先后獲遼寧省自然科學獎一等獎（2002），遼寧省科技進步獎一等獎（2007）和國家科學技術進步獎二等獎（2010）；國務院特殊津貼專家。
早年致力于毛細管電泳等分離分析研究, 20世紀90年代后期起從事微流控芯片及其應用研究。已發表論文330余篇，出版《微流控芯片實驗室》等中文著作6部，主編Microfluidics: Technologies and Applications等英文著作、年刊和專輯6部(期)；申請或持有微流控芯片領域專利50余項；培養博士、碩士研究生50余名，博士后近十名；全國優秀博士學位論文指導教師(2001)；先后獲遼寧省自然科學獎一等獎（2002），遼寧省科技進步獎一等獎（2007）和國家科學技術進步獎二等獎（2010）；國務院特殊津貼專家。
名人/編輯推薦
微流控芯片具有將生物、化學等實驗室的基本功能微縮到一個幾平方厘米芯片上的能力，因此又被稱為芯片實驗室。作者在微流控芯片出現的早期就參與其中，本書忠實記錄并完整概括了作者及其團隊在這一重要新興科學技術領域十幾年的研究，這些研究對中國乃至國際上的相關研究，頗有影響。本書獲國家出版基金資助出版。
目次
《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章緒論
1.1微流控芯片的研究背景
1.2微流控芯片的戰略意義
1.3林林總總的微流控芯片實驗室
1.4基于微流控芯片的微流體力學
1.5納流動和納流控芯片
1.6微流控芯片和產業轉型
參考文獻
第2章一般芯片材料與芯片制作技術
2.1常用微流控芯片材料與性能
2.2芯片制作環境
2.3硅、玻璃和石英芯片的制作和評估
2.3.1薄膜材料和沉積技術
2.3.2光刻掩模的制作
2.3.3光刻的一般步驟
2.3.4腐蝕方法及特性
2.3.5去膠
2.3.6打孔
2.3.7封接
2.3.8硅、玻璃和石英芯片的評估（案例一）
2.4高分子聚合物芯片的制作和評估
2.4.1熱壓法
2.4.2模塑法
2.4.3注塑法
2.4.4 LIGA技術
2.4.5激光燒蝕法
2.4.6軟光刻法
2.4.7打孔
2.4.8封接
2.4.9高分子聚合物芯片評估（案例二）
2.5水凝膠聚合物芯片的研制（案例三）
2.5.1水凝膠
2.5.2水凝膠立體微圖案
2.5.3水凝膠立體微圖案用于細胞培養
2.5.4水凝膠平面微圖案
2.5.5以水凝膠為基礎材料的微流控芯片
2.5.6水凝膠芯片中細胞共培養
參考文獻
第3章紙質芯片材料與芯片制作技術
3.1紙質微流控芯片
3.2二維微流控紙芯片的制作
3.2.1光刻法
3.2.2繪圖法
3.2.3打印法
3.2.4其他制作方法
3.3三維紙質微流控芯片的制作
3.3.1雙面粘貼法
3.3.2折疊壓緊法
3.3.3噴膠粘貼法
3.4紙質微流控芯片的檢測
3.4.1比色檢測
3.4.2電化學檢測
3.4.3化學發光檢測
3.4.4電化學發光檢測
3.4.5免疫檢測
3.5噴蠟打印硝酸纖維素膜紙質微流控芯片研制（案例一）
3.5.1硝酸纖維素膜
3.5.2噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片流程
3.5.3噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片條件優化
3.5.4硝酸纖維素膜紙芯片的性能考察
3.5.5硝酸纖維素膜紙芯片在蛋白質包被中的應用
3.6 以硝酸纖維素膜紙芯片為基質研制液塑PDMS芯片（案例二）
3.6.1用硝酸纖維素膜紙芯片液塑制備PDMS芯片的流程
3.6.2用硝酸纖維素膜紙芯片制備PDMS微孔
3.6.3用硝酸纖維素膜紙芯片制備PDMS微通道
參考文獻
第4章微流體控制與驅動技術
4.1微流體控制
4.1.1電滲控制
4.1.2微閥控制
4.2微流體驅動
4.2.1氣動微泵驅動
4.2.2電滲驅動
4.2.3離心力驅動
4.2.4單步往復流離心力驅動系統（案例一）
4.3微閥微泵驅動控制（案例二）
4.3.1芯片的制備
4.3.2微閥微泵的程序控制
4.3.3微泵微閥驅動控制的穿梭流混合效果驗證
參考文獻
第5章進樣及樣品前處理技術
5.1進樣
5.1.1單通道輔助進樣（案例一）
5.1.2多通道輔助進樣（案例二）
5.2樣品前處理
5.2.1固相萃取（案例三A，B）
5.2.2等速電泳（案例四）
5.2.3膜分離（案例五）
參考文獻
第6章微混合和微反應技術
6.1微混合和微混合器
6.1.1微混合
6.1.2微混合器
6.2微化學反應和微化學反應器
6.2.1微化學反應器的基本特征
6.2.2不同的通道型微化學反應器
6.3微型生物反應工——聚合酶鏈反應
6.3.1聚合酶鏈反應
6.3.2集成微加熱器／溫度傳感器PCR—CE芯片研制與性能考察（案例一）
6.3.3集成PCR—CE芯片在乙肝病毒DNA分析中應用（案例二）
6.3.4液滴數字PCR技術
6.4微型生物反應Ⅱ——免疫反應
6.4.1免疫反應
6.4.2酶免疫電泳芯片分析鹽酸克倫特羅（案例三）
6.4.3 PDMS固相載體／微閥（泵）芯片分析鹽酸克倫特羅（案例四）
6.4.4微珠免疫芯片分析睪酮（案例五）
參考文獻
第7章微分離技術
7.1芯片分離的若干特點
7.2電泳分離的基本問題
7.2.1電泳的譜帶遷移
7.2.2電泳的譜帶展寬
7.3芯片電泳分離常見模式
7.3.1一維芯片電泳（案例—A，B，C，D）
7.3.2多維芯片電泳（案例二）
參考文獻
第8章微液滴技術
8.1微流控芯片液滴
8.2微流控芯片液滴的特點
8.3微流控芯片液滴生成及其操控（案例—A）
8.3.1基于“T”形結構芯片的液滴生成
8.3.2基于“T”形結構微流控芯片液滴生成過程的操控
8.3.3基于“流動聚焦”結構芯片的液滴生成
8.3.4基于“流動聚焦”結構微流控芯片液滴生成的操控
8.4微流控芯片液滴運行及其操控（案例—B）
8.4.1液滴內部的混合
8.4.2液滴融合
8.4.3液滴分裂
8.4.4液滴分選
8.4.5液滴捕獲和存儲
8.4.6液滴身份標記
8.5基于氣動微閥的液滴操控（案例二）
……
第9章檢測技術
第10章微流控芯片在核酸研究中的應用
第11章微流控芯片在蛋白質研究中的應用
第12章微流控芯片在離子和小分子研究中的應用
第13章微流控芯片在細胞研究中的應用
第14章微流控芯片在模式生物（線蟲）研究中的應用
第15章微流控芯片在微納材料研究中的應用
索引
后記
前言
第1章緒論
1.1微流控芯片的研究背景
1.2微流控芯片的戰略意義
1.3林林總總的微流控芯片實驗室
1.4基于微流控芯片的微流體力學
1.5納流動和納流控芯片
1.6微流控芯片和產業轉型
參考文獻
第2章一般芯片材料與芯片制作技術
2.1常用微流控芯片材料與性能
2.2芯片制作環境
2.3硅、玻璃和石英芯片的制作和評估
2.3.1薄膜材料和沉積技術
2.3.2光刻掩模的制作
2.3.3光刻的一般步驟
2.3.4腐蝕方法及特性
2.3.5去膠
2.3.6打孔
2.3.7封接
2.3.8硅、玻璃和石英芯片的評估（案例一）
2.4高分子聚合物芯片的制作和評估
2.4.1熱壓法
2.4.2模塑法
2.4.3注塑法
2.4.4 LIGA技術
2.4.5激光燒蝕法
2.4.6軟光刻法
2.4.7打孔
2.4.8封接
2.4.9高分子聚合物芯片評估（案例二）
2.5水凝膠聚合物芯片的研制（案例三）
2.5.1水凝膠
2.5.2水凝膠立體微圖案
2.5.3水凝膠立體微圖案用于細胞培養
2.5.4水凝膠平面微圖案
2.5.5以水凝膠為基礎材料的微流控芯片
2.5.6水凝膠芯片中細胞共培養
參考文獻
第3章紙質芯片材料與芯片制作技術
3.1紙質微流控芯片
3.2二維微流控紙芯片的制作
3.2.1光刻法
3.2.2繪圖法
3.2.3打印法
3.2.4其他制作方法
3.3三維紙質微流控芯片的制作
3.3.1雙面粘貼法
3.3.2折疊壓緊法
3.3.3噴膠粘貼法
3.4紙質微流控芯片的檢測
3.4.1比色檢測
3.4.2電化學檢測
3.4.3化學發光檢測
3.4.4電化學發光檢測
3.4.5免疫檢測
3.5噴蠟打印硝酸纖維素膜紙質微流控芯片研制（案例一）
3.5.1硝酸纖維素膜
3.5.2噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片流程
3.5.3噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片條件優化
3.5.4硝酸纖維素膜紙芯片的性能考察
3.5.5硝酸纖維素膜紙芯片在蛋白質包被中的應用
3.6 以硝酸纖維素膜紙芯片為基質研制液塑PDMS芯片（案例二）
3.6.1用硝酸纖維素膜紙芯片液塑制備PDMS芯片的流程
3.6.2用硝酸纖維素膜紙芯片制備PDMS微孔
3.6.3用硝酸纖維素膜紙芯片制備PDMS微通道
參考文獻
第4章微流體控制與驅動技術
4.1微流體控制
4.1.1電滲控制
4.1.2微閥控制
4.2微流體驅動
4.2.1氣動微泵驅動
4.2.2電滲驅動
4.2.3離心力驅動
4.2.4單步往復流離心力驅動系統（案例一）
4.3微閥微泵驅動控制（案例二）
4.3.1芯片的制備
4.3.2微閥微泵的程序控制
4.3.3微泵微閥驅動控制的穿梭流混合效果驗證
參考文獻
第5章進樣及樣品前處理技術
5.1進樣
5.1.1單通道輔助進樣（案例一）
5.1.2多通道輔助進樣（案例二）
5.2樣品前處理
5.2.1固相萃取（案例三A，B）
5.2.2等速電泳（案例四）
5.2.3膜分離（案例五）
參考文獻
第6章微混合和微反應技術
6.1微混合和微混合器
6.1.1微混合
6.1.2微混合器
6.2微化學反應和微化學反應器
6.2.1微化學反應器的基本特征
6.2.2不同的通道型微化學反應器
6.3微型生物反應工——聚合酶鏈反應
6.3.1聚合酶鏈反應
6.3.2集成微加熱器／溫度傳感器PCR—CE芯片研制與性能考察（案例一）
6.3.3集成PCR—CE芯片在乙肝病毒DNA分析中應用（案例二）
6.3.4液滴數字PCR技術
6.4微型生物反應Ⅱ——免疫反應
6.4.1免疫反應
6.4.2酶免疫電泳芯片分析鹽酸克倫特羅（案例三）
6.4.3 PDMS固相載體／微閥（泵）芯片分析鹽酸克倫特羅（案例四）
6.4.4微珠免疫芯片分析睪酮（案例五）
參考文獻
第7章微分離技術
7.1芯片分離的若干特點
7.2電泳分離的基本問題
7.2.1電泳的譜帶遷移
7.2.2電泳的譜帶展寬
7.3芯片電泳分離常見模式
7.3.1一維芯片電泳（案例—A，B，C，D）
7.3.2多維芯片電泳（案例二）
參考文獻
第8章微液滴技術
8.1微流控芯片液滴
8.2微流控芯片液滴的特點
8.3微流控芯片液滴生成及其操控（案例—A）
8.3.1基于“T”形結構芯片的液滴生成
8.3.2基于“T”形結構微流控芯片液滴生成過程的操控
8.3.3基于“流動聚焦”結構芯片的液滴生成
8.3.4基于“流動聚焦”結構微流控芯片液滴生成的操控
8.4微流控芯片液滴運行及其操控（案例—B）
8.4.1液滴內部的混合
8.4.2液滴融合
8.4.3液滴分裂
8.4.4液滴分選
8.4.5液滴捕獲和存儲
8.4.6液滴身份標記
8.5基于氣動微閥的液滴操控（案例二）
……
第9章檢測技術
第10章微流控芯片在核酸研究中的應用
第11章微流控芯片在蛋白質研究中的應用
第12章微流控芯片在離子和小分子研究中的應用
第13章微流控芯片在細胞研究中的應用
第14章微流控芯片在模式生物（線蟲）研究中的應用
第15章微流控芯片在微納材料研究中的應用
索引
后記
書摘/試閱
3.5.2噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片流程
利用噴蠟打印技術制備硝酸纖維素膜為基底材料的紙質微流控芯片的制作流程如圖3—1所示，主要包括：①圖案設計；②用噴蠟打印機在硝酸纖維素膜上打印出所設計的圖案；③將噴蠟打印的硝酸纖維素膜置人125℃烘箱中烘烤5min，讓打印的蠟熔化并透過膜形成封閉的疏水圍堰。整個制備過程可以在10min之內完成。
3.5.3噴蠟打印制備硝酸纖維素膜紙芯片條件優化
1.硝酸纖維素膜的選擇
用硝酸纖維素膜制備微流控芯片必須滿足一個條件，即在高溫烘烤后不會喪失親水性。Whatman和Pharmacia生產的硝酸纖維素膜在烘烤能保持良好親水性，其中Whatman的產品較為穩定，因而選用Whatman（BA 85，0.45μm pore size）膜用于制備。
2.噴蠟打印
將硝酸纖維素膜裁成一定的尺寸（本實驗為15cm×20cm），用“高分辨率”模式在投影膠片上打印一層厚度為10μm左右的蠟。將打印有上蠟圖案的硝酸纖維素膜放人烘箱中烘烤，期間，膜上的蠟熔化并被膜吸收，導致蠟的密度降低，顏色變淺。通過監測烘烤過程中蠟色的變化確定烘烤時問。
利用噴蠟打印來制備硝酸纖維素膜微流控芯片具有如下幾個優點：①制備流程簡單；②制備速度快（10min之內完成）；③不用有機溶劑；④對基底材料無破壞。
3.5.4硝酸纖維素膜紙芯片的性能考察
對噴蠟打印得到硝酸纖維素膜紙芯片的性能進行初步考察。
硝酸纖維素膜在噴蠟打印制備過程前后的比較如圖3—2所示。其中圖3—2（a，b）為打印上蠟圖案的硝酸纖維素膜在烘烤前后的比較，可以看出在烘烤前后，正面的硝酸纖維素膜顏色變淺，而背面的硝酸纖維素膜顏色變深，表明在烘烤過程中正面硝酸纖維素膜蠟熔化并逐步滲入到背面。硝酸纖維膜的背面在烘烤前呈親水性，而在烘烤后由于蠟的存在，變為疏水（表面水接觸角為121°）。圖3—2（c）為其側面的比較：打印上的蠟在烘烤前只存在于硝酸纖維素膜的表面一層，而烘烤后，蠟滲入到了膜的內部。
打印上的蠟在烘烤過程中會熔化并在硝酸纖維膜上擴散，蠟的擴散不僅發生在膜的縱向方向，在橫向也有顯示。
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