第八屆全國微全分析系統學術會議大會報告

　　2013年5月16-19日，由中國化學會主辦、廈門大學承辦、復旦大學、浙江大學協辦的第八屆全國微全分析系統學術會議、第三屆全國微納尺度生物分離分析學術會議暨第五屆國際微化學與微系統學術會議在美麗的海濱城市廈門隆重召開。此次會議旨在為從事相關領域基礎、應用和開發研究的學者提供多學科交叉的、可實現廣泛學術交流的平臺，以促進相關學科的深入發展。另外本次大會邀請了三百余名國內學者和百余位國外學者參會，此外還邀請六十余名國內外知名學者作報告。分析測試百科網作為此次活動的支持媒體，對會議進行全程跟蹤報道。

　　以下是大會報告：

斯坦福大學 Stephen Quake教授

　　來自斯坦福大學的Stephen Quake教授為我們帶來了《精密測量生物學》的精彩報告，Stephen Quake教授在報告中首先介紹了初級量子生物學的雙重性：即大分子和細胞，大分子是細胞的基本要素，細胞是生命的基本單位。隨后Stephen Quake教授介紹了DNA測序提供的能力，不僅僅是能夠快速測序和進行重新排序的基因組序列的測序并且能夠使得驚人的平行度被用作一個分子的計數，列舉核酸種類的分布測量。微流體工具是強大的新的測量設備，擁有前所未有的靈敏度，平行度和分辨率，并且能夠創造隨心所欲的操控，。隨后介紹了用于產生油乳液中的水的微流體裝置。

　　然后Stephen Quake教授為我們分享了微流控技術的集成電路的生物學，設計一種微流控芯片，包含多個微型泵和閥門，可以處理復雜的液體實驗，以加速基因研究。最后Stephen Quake教授對未來的前景進行了展望，Stephen Quake教授表示，安裝完整的電子傳輸管道MtrCAB啟用直接外電子傳遞以及微生物燃料電池的應用程序是我們的努力方向。

香港科技大學 I-Ming Hsing教授

　　隨后來自香港科技大學的I-Ming Hsing教授為我們帶來了題為《微生物工程在生物醫學和能源中應用》的報告。

　　I-Ming Hsing教授在報告中講到在1970年年初開發出可用于快速合成和基因序列進行解碼的技術為新的重組DNA技術和基因工程的應用提供了幫助，也創造出合成新的基因工程的方法。同時許多科學家的生物學家，往往涉及到通過表達異源微生物宿主中的基因片段的微生物工程。在不同的生物技術領域，具有微生物表達能力的工程師將微生物表達量身定做給需要的人員提供了很好的機遇。例如，在生物醫學研究中藥物合成和新型給藥方法的基礎工程菌菌株已被廣泛研究。同時，在生物能源和生物燃料的生產中，各種合成生物學的方法已經被提出來構造新的代謝途徑，以達到更高的產量;利用乙醇發酵，通過微生物燃料電池產生氫氣和生物電。

　　在本次報告中，I-Ming Hsing教授首先講到合成生物學技術概述，其次是在我的兩個相關實驗室項目的詳細討論。在第一部分中，I-Ming Hsing教授展示了利用酵母開發一個新的細胞為基礎的免疫創造平臺這種技術。第二個部分中，I-Ming Hsing教授講述了他們設計的為追求其原始的電子轉移通路生物電流將光合細菌在太陽能轉換重新布線的工程。最后，I-Ming Hsing教授介紹了微流體領域中在微流體平臺的工程微生物中的研究和利用的一些想法和機遇。

東京大學 Takenhiko Kitamori教授

　　來自東京大學的Takenhiko Kitamori教授為我們帶來了《新型的擴展納米流體學的功能器件》體積小是擴展納米(EN)流體通道的顯著特點。然而，這種極小的體積使EN通道中液體與液體具有了獨特的性質，即他們被充滿EN空間中的表面和接觸面控制著。我們將這些性質利用到創新分析和能源設備中，而且，我們現在已經充分的闡明了EN空間這一獨特的性質。

　　Takenhiko Kitamori教授為我們講述的第一個主題是小體積的利用率。微流體設備已經進入實用階段，至少在我們研究小組是這樣的。相對于微流體，EN流體仍處于啟動階段。EN空間大小在101-102nm范圍內，這仍是未開發的領域。我們的EN通道可制作成玻璃微芯片，并成功的完成流體控制和色譜分離等化學處理。EN通道與微通道連接，這些微通道在EN和宏觀世界之間形成了規模龐大的接口。最重要的突破是檢測和低溫玻璃粘接方法。微分干涉對比熱透鏡顯微鏡、DIC-TLM，能夠實現超靈敏的檢測，和EN空間中比光波長更短的非熒光分子的含量測定。低溫玻璃的粘接在粘接前能夠表面改性(功能化)，而且我們能夠引進多種表面改性到EN通道。

　　EN流體主要的獨特性能是其表面帶來的黏度、介電常數、質子的流動性、導電性以及其他屬性在EN空間的變化。這些獨特的性能已被應用于新能源設備，最后Takenhiko Kitamori教授以自供氫燃料電池為例進行介紹。

中國科學院大連化物所 林秉承教授

　　隨后邀請到中國科學院大連化物所的林秉承教授為我們帶來了《自動化與智能化的操控液滴》的報告，首先在報告中林教授介紹到分段微流體研究由于其巨大的潛力，和在生化、材料合成與醫療方面的應用，使各種學術團體產生了特殊的注意。液滴產生的數量和頻率，以及他們操作靈活性需求，保持微滴的微流體系統的升級，關注他們管理的合并，如色散、分揀、路線引導和收集。這些問題已經在嘗試解決了。其中，電氣及電子方法的液滴管理是具有吸引力的，因為這些行之有效的技術有希望提供多線程閉環控制、功能強大的可編程性、巨大的計算能力和人性化的用戶界面。所有這些功能都以超高通量液滴系統和多功能的自動化和智能化管理為基礎的，這是一件令基因組學、蛋白質組學和藥物篩選產生濃厚興趣的事情。

　　這個例子是在兩個類別的液滴系統上提出的。首先，高頻介電電泳力在熒光讀數反饋的基礎上，被應用到液滴在微通道中的篩選，以保證每秒可以篩選數百至數千液滴的能力。其次，自主路由通過數字微流體系統(DMF)獲取液滴。一個DMF芯片的設計和一個平行陣列的電容器之間具有一個相似之處，都具有促進電子和光電信號連接的閉環控制功能，例如反饋控制和更完善的智能控制等，其中后者的工作原理是基于液滴微反應器得基礎，模仿人類的智慧和經驗。

　　在一般情況下，隨著電氣和電子工程(EEE)的進步，特別是完整的集成電路(IC)技術、軟件工程和人機界面的制定，可以提高微流體的潛力，這正好正中了儀器儀表規范化發展的方向，協調算法自動化/自主控制“火和忘記”的管理，為廣大的液滴數量。

韓國科技大學 Je-Kyun Park教授

　　來自韓國科技大學的Je-Kyun Park教授為我們帶來了《微液滴控制單細胞的篩選和分析>的報告，Je-Kyun Park教授首先介紹了基于微流控技術的液滴技術,近來已經被廣泛的應用到生物測定,合成制備和高通量篩選。微液滴與固體系統不同的是,它能移動或停止,拆分或合并,并在特定的時間間隔,選擇不同的路徑進行分類。然而，液滴精確的時間控制,如存儲,同步化，需要實現多種范圍的化學和生物化學反應包括微流體網絡在內的組合配對。在這里，我將介紹基于液滴的微滴陣列或水凝膠微球的微流控技術。首先，單細胞基本反應的網狀集成陣列是通過合成液滴顯示的，包括一滴特定的大腸桿菌產酶細胞，和一個報告細胞，這個細胞是微生物經過基因修飾后產生的，在酶的產物存在下發出綠色熒光。集成網格陣列液滴能夠進行簡單地存儲及高通量的液滴整合。其次是開發海藻酸鈉水凝膠微球，每個藻類微珠內包括一個綠色的微藻可以提供脂肪含量的質量分析。隨著進一步的發展，這種裝置可以提供新穎的篩選平臺，特別是對直接從自然環境中獲取的微生物。

新加坡國立大學 Boo Cheong Khoo教授

　　來自新加坡國立大學的Boo Cheong Khoo教授為我們帶來了《微米尺度多空邊界的氣泡動力學》的報告，首先Boo Cheong Khoo教授介紹到由于振蕩、塌陷，噴射氣泡使氣泡作用于一個不均勻壓力在環境中，這個氣泡的內部壓力與它周圍的環境的壓力便會不同。我們現在有這個現象，兩個對抗噴射一個帶有在直徑30微米穿孔的鋼板，在穿孔周圍產生的氣泡。兩股水柱分別導致氣泡膨脹和塌陷。射流之間的相互作用導致薄片周圍產生環狀液滴。雖然早期的研究報告表明，射流的沖擊會導致沖擊前方形成液體片，現在的工作，薄板導致兩束噴射流朝同一方向移動。現在的研究中，柱流的直徑也更小，直徑在25微米左右。

　　實驗中的裝置包括底部的水浴沖擊波碎石器孔板和固定器，一個高速的攝像照明系統用于記錄，同時還有一個數據延遲脈沖發生器。固定板將水與空氣分開。氣泡是水由于收到沖擊波震動通過板小孔產生的。氣泡形成的孔的位置由于壓力擴大形成追要的慢射流。隨后，通過移動板的朝向噴射出汽泡。快慢流束的沖擊相互作用導致板周圍形成環狀的液滴。

　　結果展示出一種在微米尺度上通過這些操作創造射流及液滴的方法。實驗中觀察到的射流速度高達(50m/s),可以用于生物醫學當中，如：無針噴液噴射器。