微流控芯片中的光学技术课程教学大纲

微流控芯片中的光学技术课程教学大纲一、中文课程简介（含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容）课程名：微流控芯片中的光学技术课程编号：0854062015学分：2总学时：32课程内容概要：微流控分析芯片是通过微加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件、窗口和连接器等功能元器件，像集成电路一样集成在芯片材料上的微全分析系统。目前，微流控芯片上细胞研究中的检测技术主要采用光学检测方法，其检测灵敏度高、设备简单且易于与微流控芯片相结合，更有潜力应用于活细胞实时检测。微流控芯片上光学检测方法依原理可分为荧光检测、化学发光和生物发光检测、拉曼光谱检测、折射率检测、热透镜光谱检测和表面等离子激元共振检测等。本课程就是针对近年来微流控芯片上细胞研究中的光学检测技术进行讲解。二、英文课程简介（含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容）Coursename:OpticaltechnologyinmicrofluidicchipCoursenumber:0854062015Credit:2Classhours:32Coursecontent:Microfluidicanalysischipisakindofmicrototalanalysissystem,whichintegratesmicrochannel,micropump,microvalve,microreservoir,microelectrode,microdetectionelement,windowandconnectoronchipmateriallikeintegratedcircuit.Atpresent,opticaldetectiontechnologyismainlyusedincellresearchonmicrofluidicchip,whichhashighsensitivity,simpleequipmentandeasytocombinewithmicrofluidicchip,andhasmorepotentialforreal-timedetectionoflivingcells.Accordingtotheprinciple,opticaldetectionmethodsonmicrofluidicchipcanbedividedintofluorescencedetection,chemiluminescenceandbioluminescencedetection,Ramanspectroscopydetection,refractiveindexdetection,thermallensspectroscopydetectionandsurfaceplasmonresonancedetection.Thiscourseistoexplaintheopticaldetectiontechnologyincellresearchonmicrofluidicchipinrecentyears.教学目标1、了解微流控芯片的制备流程和封装工艺；2、掌握利用微流控芯片检测细胞的原理；3、理解利用各种光学技术对微流控芯片进行检测的实质内涵；4、具有使用微流控芯片对不同细胞进行检测的能力。教学内容第一章微流控技术简介微流控指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为纳升到阿升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室和微全分析系统。微流控的早期概念可以追溯到19世纪70年代采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。第二章荧光检测方法荧光化合物在一定的激发波长下可以释放特定的荧光，而其它物质对特定荧光物质的信号交叉干扰很小，故而利用荧光光谱可以灵敏地检测荧光物质。荧光检测灵敏度高且易与微流控芯片相结合，从而使其成为微流控技术中最主要的光学检测方法之一。第三章化学发光检测和生物发光检测化学发光或是生物发光的强度可以用于确定分析物的浓度，其灵敏度和选择性高、线性反应范围宽，利于对分析物的定量分析。第四章拉曼检测拉曼光谱用来研究系统中分子的振动、转动及其它低频率振荡模型，这些光谱提供的“化学指纹”可以用来鉴定特定分析物。不同于分子红外光谱，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱，而且由于水分子不会对其光谱产生影响，拉曼光谱不需要分析物绝对干燥。第五章折射率检测材料的折射率是电磁波在真空中的传播速度与它在介质中的传播速度的比值，是一个衡量电磁波在材料内部传播减慢的物理量。折射率检测对于环境温度、压力或是流速非常敏感，与微流控设备结合并精确地控制外部条件后可以检测多种分析物，尤适于荧光等其它方法不能检测的非离子、无紫外吸收、无荧光的物质如蔗糖、PEG等的检测。第六章热透镜显微检测热透镜技术有两个激光器产生两柱激光，其中激发光柱激发样本，探针光柱测量折射率的变化。热透镜显微适于结合微流道检测，因为微流控芯片中矩形流道中的检测比在圆形的毛细管中更容易校准第七章表面等离子激元共振检测微流控表面等离子激元共振检测最主要的特点是对界面上生物分子相互作用的无标记实时监测，通过对生物反应过程中表面等离子激元共振的动态变化监测获取生物分子相互作用的特异信号。检测对象一般是具有配体和受体特异结合性质的核酸、蛋白质、酶及抗体等生物分子，尤其适合对免疫反应的过程监测和定量分析，这种对分子特异反应的实时监测也用于细胞的检测和传感。五、课程考核综合考核方式，即考试成绩由平时成绩（上课回答问题成绩、作业成绩、实验成绩）和考试成绩组成。六、教材及参考资料1、林金明，微流控芯片细胞分析，科学出版社，201