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可穿戴生幸运28物芯片在单细胞传感和基因转染中的应用

MEMS 2019-04-12 16:40 次阅读

柔性可穿戴生物医学芯片目前主要可应用于:1)皮肤或器官生理信号传感器;2)透皮给药、在体基因转染(图1)。近年来,微纳米技术的发展,使可穿戴传感器在单细胞精度上进行长时间、实时生理参数的检测。另一方面,基于微纳米结构的在体透皮递送系统可以实现精确分子递送,包括小分子(如葡萄糖等)和大分子(如蛋白,质粒等)。最新报道的一些纳米转染芯片可以有效地表贴于皮肤上,并在单细胞精度上进行基因转染。与常规方法相比,纳米芯片的转染效率、安全性和剂量可控性都具有显著优势。

图1 可佩戴单细胞传感器和单细胞基因转染芯片

北京航空航天大学常凌乾教授(第一作者)、樊瑜波教授(通讯作者),休斯敦大学余存江教授(通讯作者),内布拉斯加大学杨瑞国教授(通讯作者),北德克萨斯大学医学院Yu-Chieh Wang教授联合在Cell Press著名综述期刊《Trends in Biotechnology》上发表论文,评论和展望了单细胞传感和基因转染佩戴式生物芯片的研究。北航生物医学与工程学院为第一幸运28单位。

第一部分总结了单细胞检测的佩戴式传感芯片。理论上讲,传感器敏感区域尺寸决定了是否可以检测单细胞。设计细胞尺寸(10~100 µm)的敏感区域,严格控制敏感膜与细胞之间的距离,即目标分子(如细胞激素、多肽、神经递质等)的传递距离,可有效提高传感器的信噪比(S/N)。除此之外,传感器材料也是构建单细胞传感器的重要条件:基底材料直接决定了传感器与皮肤或器官的接触性;生物敏感膜材料决定了传感器的灵敏度、准确度和长时间工作可靠性。综述总结了最新报道的具有单细胞精度传感器的原理、器件性能和功能、检测细胞种类和信号类别等(图2)。

图2 有望具备单细胞精度的可穿戴传感器。(a)可从皮肤细胞检测到的代表性信号。(b)rGO/FeTCPs FET传感器用于单细胞精度NO检测;(c)基于CNT/PDMS的ECG电极;(d)基于微流控的单细胞检测芯片。

第二部分聚焦于在体透皮药物递送和基因转染芯片系统。常规的透皮系统仅可用于递送易被表皮细胞、真皮细胞吸收的小分子物质,如葡萄糖、胰岛素等。大分子质粒、核酸等,由于很难直接进入细胞内,常规递送系统往往导致很低的效率。最新微纳米生物芯片可以单细胞精度上直接进行在体大分子递送或基因转染。综述总结了两种基于物理方法的可表贴佩戴式的细胞基因转染系统,即纳米电穿孔基因转染技术和纳米针尖系统,并讨论了各自的优缺点和应用范围(图3)。

图3 单细胞精度的在体基因转染芯片。(a)一种可以直接贴皮的聚合物柔性微针阵列可用于在体电穿孔;(b)可降解纳米硅针阵列用于在体核酸递送;(c)硅基纳米通道电穿孔技术用于在体细胞重编程。

最后,对该领域研究进行展幸运28望,提出5个关键问题,包括,如何设计敏感膜以实现单细胞精度;如何确保在佩戴和检测过程中皮肤和敏感膜的有效接触;如何微型化递送系统以实现单细胞基因转染;如果在深层皮肤内达到具有治疗效果的递送和转染;如何整合芯片系统实现多种功能等。

文章检索:

L. Chang, Y. Wang, F. Ershad, R. Yang, C. Yu, Y. Fan, Wearable Devices for Single Cell Sensing and Transfection. Trends in Biotechnology, 2019, DOI: 10.1016/j.tibtech.2019.04.001

课题组简介:

常凌乾博士,现为北京航空航天大学生物与医学工程学院教授,医工交叉高精尖中心单细胞分析纳米技术研究所(INSCA)执行副所长。曾担任美国北德克萨斯大学(University of North Texas)生物医学工程系助理教授(Tenure Track),入选2017年中组部‘青年千人计划’。

课题组研究聚焦于单细胞基因转染技术、细胞微操纵技术、细胞基因检测、治疗等技术的研究。近五年在国际知名期刊发表SCI论文50篇,如Nature Nanotechnology, Nano Letters, Small等。

原文标题:北航常凌乾、樊瑜波发表综述:可穿戴生物芯片在单细胞传感和基因转染中的应用

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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A5191HRT 工业HART协议调制解调器

信息 A5191HRT是一款单芯片CMOS调制解调器,适用于高速公路可寻址远程传感器(HART)现场仪表和主机。调制解调器和一些外部无源组件提供满足HART物理层要求所需的所有功能,包括调制,解调,接收滤波,载波检测和发送信号整形。 A5191HRT与SYM20C15引脚兼容。有关引脚与SYM20C15兼容性的详细信息,请参见引脚说明和功能描述部分。 A5191HRT使用每秒1200位的相位连续频移键控(FSK)。为了节省功率,接收电路在发送操作期间被禁用,反之亦然。这提供了HART通信中使用的半双工操作。 低功耗 Bell 202移位频率为1200 Hz和2200 Hz 单芯片,半 - 双工1200比特FSK调制解调器 发送信号波形整形 接收带通滤波器 满足HART物理层要求 CMOS兼容 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:13 18次 阅读
A5191HRT 工业HART协议调制解调器

CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25128是一个128 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为16kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25128设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V操作 硬件和软件保护 低功耗CMOS技术 SPI模式(0,0和1,1) 工业和扩展温度范围 自定时写周期 64字节页写缓冲区 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留< / li> 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准 具有永久写保护的附加标识页...
发表于 04幸运28-18 19:13 18次 阅读
CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25256是一个256 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为32kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。输入可用于暂停与CAT25256设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0)和(1,1) ) 64字节页面写缓冲区 具有永久写保护的附加标识页(新产品) 自定时写周期 硬件和软件保护 100年数据保留 1,000,000编程/擦除周期 低功耗CMOS技术 块写保护< / li> - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 工业和扩展温度范围 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘UDFN和TDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 20次 阅读
CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25040是一个4-kb SPI串行CMOS EEPROM器件,内部组织为512x8位。安森美半导体先进的CMOS技术大大降低了器件的功耗要求。它具有16字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25040设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 16字节页面写入缓冲区 自定时写入周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 PDIP,SOIC,TSSOP 8引脚和TDFN,UDFN 8焊盘封装 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 22次 阅读
CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25080 / 25160是8-kb / 16-kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为1024x8 / 2048x8位。它们具有32字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25080 / 25160设备的任何串行通信。这些器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 10 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 32字节页写缓冲区 自定时写周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000个编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 符合RoHS标准的8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装...
发表于 04-18 19:13 22次 阅读
CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器

信息 MC10 / 100EP32是一个集成的2分频器,具有差分CLK输入。 V 引脚是内部产生的电源,仅适用于该器件。对于单端输入条件,未使用的差分输入连接到V 作为开关参考电压。 V 也可以重新连接AC耦合输入。使用时,通过0.01μF电容去耦V 和V ,并限制电流源或吸收至0.5mA。不使用时,V 应保持开路。复位引脚是异步的,并在上升沿置位。上电时,内部触发器将达到随机状态;复位允许在系统中同步多个EP32。 100系列包含温度补偿。 350ps典型传播延迟 最大频率> 4 GHz典型 PECL模式工作范围:V = 3.0 V至5.5 V V = 0 V NECL模式工作范围:V = 0 V ,其中V = -3.0 V至-5.5 V 打开输入默认状态< / li> 输入安全钳位 Q输出打开或V 无铅封装可用时默认为低电平 < / DIV>...
发表于 04-18 19:13 14次 阅读
MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器

满足输入10V~20V直流输入,输出也为直流,输出电压12V,输出电流最大为5A的DCDC转换芯片

大侠们好,希望寻找一款满足输入10V~20V直流输入,输出也为直流,输出电压12V,输出电流最大为5A的DCDC转换芯片,用于电...
发表于 04-18 14:05 57次 阅读
满足输入10V~20V直流输入,输出也为直流,输出电压12V,输出电流最大为5A的DCDC转换芯片

芯片之间的飞线没有了

原理图上芯片之间是有飞线的,但是pcb出来的时候就没有了。怎么处理, ...
发表于 04-18 07:36 52次 阅读
芯片之间的飞线没有了

请问lm3102MARK标示第一行是什么意思?

你好 我购买了两批次的LM3102芯片,它们的MARK标示的第一行分别是49CCY90、3CAV2JU,不知道它们有什么区别? &n...
发表于 04-18 07:25 56次 阅读
请问lm3102MARK标示第一行是什么意思?

请问TPS62590的SW和GND短路是怎么造成的?

是芯片烧了造成的吗?但是芯片没有发烫。还有如何判断这款芯片失效的原因?...
发表于 04-17 07:15 130次 幸运28 阅读
请问TPS62590的SW和GND短路是怎么造成的?

请问LSM6Ds0芯片的基本配置有哪些?

目前在调试这款芯片,驱动没问题,能够正常读写,我只要能够读出三轴数据就可以,其它配置默认就行,都需要哪些基本的配置呢?求...
发表于 04-17 02:54 42次 幸运28 阅读
请问LSM6Ds0芯片的基本配置有哪些?

请问有3V升压到20到30V的芯片推荐?

两节干电池即3V供电,输出功率希望能达到2W吧。MC34063好像输入电压最低3V,不能用。...
发表于 04-17 00:34 37次 阅读
请问有3V升压到20到30V的芯片推荐?

请问芯片的supply voltage是VDD-VSS还是只是VDD?

芯片的supply voltage是VDD-VSS还是只是VDD?恳求大佬们回答一下 ...
发表于 04-16 08:43 189次 阅读
请问芯片的supply voltage是VDD-VSS还是只是VDD?
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