Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование микрофлюидных устройств с металлическими микро и наноразмерными функциональными элементами для изучения клеток

Диссертация: Разработка и исследование микрофлюидных устройств с металлическими микро и наноразмерными функциональными элементами для изучения клеток
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Микрофлюидные устройства, построенные на платформе «ЪаЬ-оп-а-СЫр», являются наиболее подходящими устройствами для проведения исследований клеток в нативном состоянии, поскольку интеграция различных функциональных элементов в микрофлюидный чип (МФЧ), являющийся ключевым компонентом устройства, позволяет проводить в нем необходимые операции пробоподготовки, сортировки, фиксации, лизиса… Читать ещё >

Разработка и исследование микрофлюидных устройств с металлическими микро и наноразмерными функциональными элементами для изучения клеток (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Особенности микро и наноаналитических систем
    • 1. 2. Микрофлюидные устройства для исследования клеток
      • 1. 2. 1. Основные стадии анализа клеток
      • 1. 2. 2. Анализ одиночных клеток
      • 1. 2. 3. Сортировка и фиксация клеток с помощью электрических полей
      • 1. 2. 4. Применение микроэлектродов для исследования клеток
      • 1. 2. 5. Лизис клеток и исследование их генетического материала в микрофлюидном чипе
    • 1. 3. Основные теоретические положения и методы моделирования в микро- и нанофлюидике
      • 1. 3. 1. Основные теоретические положения в микро- и нанофлюидике
      • 1. 3. 2. Методы компьютерного моделирования в микро- и нанофлюидике
    • 1. 4. Материалы и методы изготовления микрофлюидных аналитических систем
    • 1. 5. Современные тенденции развития микрофлюидных устройств для исследования клеток
    • 1. 6. Постановка цели и задач исследования
  • ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Цели и задачи теоретических исследований
    • 2. 2. Основные стадии проведения исследований клеток в микрофлюидном чипе
    • 2. 3. Исследование процессов массопереноса в микрофлюидном чипе 50 2.3.1 Микрофлюидный чип с планарной реакционной камерой
      • 2. 3. 2. Моделирование течения жидкостей в реакционной камере микрофлюидного чипа
      • 2. 3. 3. Моделирование процессов массопереноса в трехмерной реакционной камере микрофлюидного чипа для культивирования клеток
    • 2. 4. Исследование условий фиксации микрочастиц в диэлектрофоретических ловушках
    • 2. 5. Исследование оптических свойств упорядоченных массивов металлических наночастиц
      • 2. 5. 1. Теоретическое описание поверхностного плазмонного резонанса в наночастицах
      • 2. 5. 2. Моделирование оптических свойств упорядоченных массивов наночастиц
    • 2. 6. Результаты и обсуждение теоретических исследований 86 ГЛАВ АЗ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 3. 1. Цели и задачи технологических исследований
    • 3. 2. Описание технологии изготовления микрофлюидного чипа для исследования биологических объектов в нативном состоянии
    • 3. 3. Разработка метода изготовления стеклянных мультиэлектродных матриц с планарными и трехмерными электродами
    • 3. 4. Описание технологии и исследование кремниевой мультиэлектродной матрицы
    • 3. 5. Разработка метода соединения микрофлюидного чипа с защитными пластинами и мультиэлектродными матрицами
    • 3. 6. Корпусирование мультиэлектродной матрицы, совмещенной с микрофлюидным чипов и формирование микрофлюидного устройства
    • 3. 7. Технология изготовления упорядоченных массивов металлических наночастиц
    • 3. 8. Результаты и обсуждение технологических исследований
  • ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 4. 1. Цели и задачи экспериментальных исследований
    • 4. 2. Исследование процессов массопереноса в микрофлюидном чипе
    • 4. 3. Иммобилизация клеток в микрофлюидном чипе и мультиэлектродной матрице
    • 4. 4. Исследование фиксации микрочастиц и биологических объектов в диэлектрофоретической ловушке
    • 4. 5. Исследование оптических свойств упорядоченных массивов наночастиц
    • 4. 6. Основные результаты и обсуждение экспериментальных исследований

Актуальность темы

.

Микрофлюидные устройства, построенные на платформе «ЪаЬ-оп-а-СЫр», являются наиболее подходящими устройствами для проведения исследований клеток в нативном состоянии, поскольку интеграция различных функциональных элементов в микрофлюидный чип (МФЧ), являющийся ключевым компонентом устройства, позволяет проводить в нем необходимые операции пробоподготовки, сортировки, фиксации, лизиса, электрохимического и оптического детектирования клеток и их компонентов. Исследование клеток обычно проводится в несколько этапов, на которых оцениваются их геометрические размеры, механические свойства, биоэлектрическая активность, содержание и состав белков, нуклеиновых кислот. В МФЧ могут быть реализованы все эти этапы, что обеспечит высокую скорость анализа и воспроизводимость результатов из-за возможности точного управления составом клеточной среды в реакционной камере, где располагаются объекты исследования.

Интеграция микроэлектродов в реакционную камеру МФЧ позволит, во-первых, реализовать методики измерения импеданса и биоэлектрических потенциалов клеток для оценки их подвижности, диэлектрической проницаемости и целостности мембраны, режимов функционирования ионных каналов и межклеточной сигнализации (для нейронов и кардиомиоцитов). А во-вторых, за счет взаимодействия с неоднородным электрическим полем, создаваемым микроэлектродами (явление диэлектрофореза (ДЭ)) возможно управление движением и расположением клеток в реакционной камере, что может быть использовано для проведения исследований отдельных клеток. Однако не решенной проблемой является длительное культивирование клеток в МФЧ в связи с необходимостью обеспечения эффективной доставки питательных веществ и минимизации утечки сигнальных молекул (факторов роста), регулирующих рост клеток.

После выделения и фиксации клеток в МФЧ в некоторых случаях проводится их лизис с целью выделения белков или нуклеиновых кислот, для детектирования которых могут быть использованы методы флуоресцентного и рамановского анализа. Повышение чувствительности этих методов может быть осуществлено за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса (ППР) в металлических наночастицах. Использование наночастиц разного состава, размеров и формы позволяет настраивать длину волны ППР в зависимости от энергетического спектра анализируемых молекул. При упорядоченном расположении наночастиц их радиационное взаимодействие между собой может приводить к появлению дополнительных эффектов, использование которых позволит расширить возможности ППР для анализа биологических молекул. Такой подход требует проведения теоретических и экспериментальных исследований влияния этих эффектов на спектральное положение области возбуждения ППР.

Таким образом, актуальными остаются как разработка новых принципов и методов исследования клеток в МФЧ, так и повышение чувствительности оптического детектирования биомолекул, входящих в их состав. И то, и другое может быть осуществлено путем внедрения металлических микрои наноструктур в МФЧ. Для решения этих проблем на основании проведенного анализа литературных данных были сформулированы цель и задачи работы.

Цель работы.

Проведение теоретических и экспериментальных исследований для разработки микрофлюидного устройства с металлическими функциональными элементами (микроэлектродами, наночастицами) для изучения клеток в нативном состоянии и анализа их компонентов (белков, нуклеиновых кислот).

Основные задачи Численное моделирование процессов конвекционно-диффузионного массопереноса в МФЧ и оптимизация геометрических размеров б реакционной камеры для управления составом клеточной среды в реакционной камере МФЧ и обеспечения эффективной доставки питательных веществ и минимизации утечки факторов роста при длительном культивировании и изучении клеток.

Численное моделирование распределения электрических полей, создаваемых микроэлектродами при реализации ДЭ для позиционирования клеток в реакционной камере МФЧ. Теоретическое и экспериментальное исследование особенностей возбуждения ППР в упорядоченных массивах металлических наночастиц для оптического детектирования биомолекул.

Изготовление экспериментальных образцов МФЧ, создание интегрированного микрофлюидного устройства для проведения экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования и апробация МФЧ с использованием полимерных микрочастиц и клеток млекопитающих для проверки результатов теоретических исследований и численного моделирования. Научная новизна.

В работе впервые предложена и с помощью численного моделирования процессов массопереноса обоснована конфигурация и оптимизированы геометрические размеры реакционной камеры микрофлюидного чипа с двухуровневой системой подводящих микроканалов, позволяющего культивировать адгезионные и суспензионные клетки, а также проводить их исследования методами оптической микроскопии. Впервые предложено использовать область диффузионного размытия веществ для оценки влияния состава среды на физиологическую активность клеток в зависимости от концентрации активного вещества (например, глюкозы, гормонов, лекарств).

С помощью метода связанных диполей впервые исследованы особенности возникновения ППР в упорядоченном массиве металлических наночастиц сфероидальной формы. Адекватность 7 использованного подхода подтверждена корректностью решения для предельного случая сферических наночастиц.

Впервые экспериментально исследованы спектральные свойства коэффициента отражения двумерных упорядоченных массивов металл-углеродных нановискеров. Подтверждено, что для возбуждения ППР требуется покрытие нановискеров пленкой металла (золота). Предложена конструкция микрофлюидного устройства для анализа клеток, впервые совместившая потенциометрическую сенсорную систему на основе мультиэлектродной матрицы (МЭМ) и микрофлюидную систему жизнеобеспечения, значительно расширяющего возможности исследования клеток в нативном состоянии.

Практическая значимость Предложенные конструкции МФЧ с планарной и трехмерной реакционной камерой предназначены для изучения физиологической активности клеток в зависимости от состава клеточной среды и концентрации активных веществ.

Разработаны и созданы прототипы микрофлюидного устройства, содержащего МЭМ и МФЧ для исследования принципов функционирования нейрональных культур и построения нейроаниматов. Интегрирование диэлектрофоретических ловушек в МФЧ позволяет упорядочить расположение клеток в реакционной камере и перейти к анализу отдельных клеток, необходимому для более детального их исследования и разработки новых методов лечения и лекарственных препаратов.

Использование упорядоченного массива сфероидальных металлических наночастиц позволяет изменять длину волны возбуждения ППР в зависимости от поляризации падающего излучения, что применяется для проведения мультифлуоресцентного анализа смеси биомолекул.

Положения, выносимые на защиту.

1. Обоснование отношения глубины к диаметру реакционной камеры микрофлюидного чипа порядка 1, оптимального для культивирования клеток с точки зрения эффективности доставки питательных веществ и минимизации утечки факторов роста.

2. Эффект появления дополнительных резонансных длин волн возбуждения поверхностного плазмонного резонанса в упорядоченных массивах металлических сфероидальных наночастиц, связанный с распространением по массиву плазмонной волны.

3. Применимость метода жидкостного травления и «взрывной» литографии для изготовления трехмерных микроэлектродов конической формы высотой 1.5 — 2.5 мкм с диаметром нижнего основания 4−16 мкм, интегрированных в стеклянный МФЧ для исследования биоэлектрических потенциалов клеток.

4. Эффект фиксации группы клеток (< 20 штук) в микрофлюидном чипе с диэлектрофоретической ловушкой с квадрупольной конфигурацией электродов, расстояние между которыми составляет 50 мкм, при приложении последовательности прямоугольных импульсов амплитудой 9 В и длительностью 4 мкс в фосфатно-солевом буферном растворе.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: 3rd International Conference on Bio-Sensing (Sitges, Spain, 2013) — 3rd European Conference on Microfluidics (Heidelberg, Germany, 2012) — Международная зимняя школа по физике полупроводников (Санкт-Петербург — Зеленоград, 2012) — 4 Всероссийской конференции «Аналитические приборы» (Санкт-Петербург, 2012) — International Conference on Materials for Advanced Technologies (Singapore, 2011) — European Materials Research Society (Nice, France, 2011), IX Международная конференция «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2010).

Публикации.

Основные результаты работы изложены в 12 печатных работах, из них 6 опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК. Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 123 наименований. Текст диссертации изложен на 144 страницах, содержит 50 рисунков.

Основные результаты работы и выводы:

Показана возможность создания стабильных концентрационных профилей веществ в реакционной камере МФЧ, область диффузионного размытия которых определяется скоростью течения жидкостей, что может быть использовано для исследования воздействия активных веществ на физиологическую активность биологических объектов. Определено оптимальное аспектное соотношение 1) реакционной камеры МФЧ для культивирования клеток в течение длительного времени, при котором обеспечивается возможность эффективной доставки питательных веществ и минимизируется утечка факторов роста. Продемонстрировано наличие минимума потенциальной энергии в центре ДЭ ловушки с квадрупольной конфигурацией электродов при изменении их потенциалов путем приложения гармонических колебаний напряжения со сдвигом фаз я/2 или прямоугольных импульсов, что позволило зафиксировать отдельные полимерные микрочастицы и группу клеток К562 для проведения исследований индивидуальных объектов. Продемонстрировано, что методами фотолитографии, жидкостного травления и «взрывной» литографии возможно создание стеклянных мультиэлектродных матриц с планарными и трехмерными электродами в форме усеченных и неусеченных многогранных пирамид с диаметром нижнего основания 4−16 мкм и высотой 1.5 мкм, которые могут использоваться в качестве потенциометрического сенсорного элемента для изучения клеток.

Подтверждена эффективность использования метода «оттиска» при склеивании стеклянных МФЧ со стеклянными защитными пластинами и кремниевыми МЭМ с помощью тонкого слоя ПДМС, позволяющего осуществлять их герметичное соединение и не допускать попадания клеящего вещества в реакционную камеру и на микроэлектроды, что используется для создания интегрированных микрофлюидных устройств.

Результаты экспериментальных исследований показали, что кремниевые МЭМ с электродами из нитрида ниобия и диэлектрическим покрытием из S13N4 являются биосовместимыми для клеток HeLa, что позволяет использовать их для регистрации их биоэлектрических потенциалов.

Обнаружен эффект возбуждения плазмонной волны в упорядоченном массиве сфероидальных наночастиц при совпадении длины волны возбуждения ППР с расстоянием между ними, что выражается в появлении дополнительных пиков в коэффициенте экстинкции. Положение области возбуждения ППР изменяется в диапазоне 0 — 150 нм в зависимости от поляризации падающего излучения и расстояния между частицами (для серебряных сфероидальных наночастиц с аспектным соотношением 1.5), что приводит к возможности реализации мультифлуоресцентных схем детектирования смеси биологических молекул.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО МАТЕРИАЛАМ РАБОТЫ.

1. А.А. Evstrapov, I.S. Mukhin, A.S. Bukatin, I.V. Kukhtevich Ion and electron beam assisted fabrication of nanostructures integrated in microfluidic chips // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2012, 282, p.145−148.

2. И. В. Кухтевич, A.C. Букатин, И. С. Мухин, А. А. Евстрапов Микрофлюидные чипы для исследования биологических объектов методами микроскопии высокого разрешения // Научно-технический вестник ИТМО, 2012, № 01 (77), с. 111−115.

3. А. А. Евстрапов, И. С. Мухин, И. В. Кухтевич, А. С. Букатин. Метод сфокусированного ионного пучка при формировании наноразмерных структур в микрофлюидных чипах // Письма в ЖТФ, 2011, т. 37, №. 20, с. 32 — 40.

4. И. В. Кухтевич, А. С. Букатин, И. С. Мухин, А. А. Евстрапов Микрофлюидные чипы с интегрированными наноразмерными структурами для фиксации биологических объектов // Научное Приборостроение, 2011, т. 21, № 3, с. 17−22.

5. И. В. Кухтевич, А. С. Букатин, А. А. Евстрапов, Мухин И. С. Создание аналитической установки для биологических исследований на основе оптического микроскопа Axio Observer D1 и микрочиповых технологий. Ч. 1 // Научное приборостроение, 2010, т. 20. № 3. с. 3−8.

6. А. А. Евстрапов, И. С. Мухин, И. В. Кухтевич, А. С. Букатин Применение ионной литографии для формирования наноразмерных каналов микрофлюидных чипов в стеклянных подложках // Научно-технический вестник ИТМО, 2010, № 4(68), с. 59 — 63.

7. A.S.Bukatin, I.S.Mukhin, I.V. Kukhtevich, S.G. Yastrebov, A.A. Evstrapov Surface Plasmon Resonance In Regular Arrays Of Metal Nanorods For Biosensing Applications // Proceedings of 3rd International Conference on Bio-Sensing Technology (Sitges, Spain, 12−15 May 2013), p. 269.

8. I.V. Kukhtevich, A.S. Bukatin, V.I. Chubinskiy-Nadezhdin, I.S. Mukhin, A.A. Evstrapov. Microfluidic chips with traps for single cell analysis // Proceedings of Microfluidics 2012 (Heidelberg, Germany, 25−27 July 2012). -p. 153.

9. A.C. Букатин, И. В. Кухтевич, A.A. Евстрапов Микрофлюидное устройство для исследования биологических объектов в нативном состоянии // сборник трудов Международной зимней школы по физике полупроводников 2012, с. 25. (Санкт-Петербург — Зеленогорск 24 — 27 февраля 2012 г.).

10. А. А. Евстрапов, A.JI. Буляница, Г. Е. Рудницкая, Т. А. Лукашенко, Н. А. Есикова, А. Н. Тупик, И. В. Кухтевич, А. С. Букатин Аналитические приборы для исследований биологических проб на основе микрофлюидных платформ // сборник тезисов докладов 4 Всероссийской конференции «Аналитические приборы» 2012, с. 102 (26 -30 июня 2012 г.).

11. A.S. Bukatin, I.S. Mukhin, I.V. Kukhtevich, A.A. Evstrapov. Focused ion beam lithography for creating microfluidic chips with integrated functional nanostructures // Abstract ICMAT 2011, H: Nanodevices and nanofabrication, p.35 (Suntec, Singapore, 26 Jun — 1 Jul 2011).

12. A.C. Букатин, И. В. Кухтевич, A.A. Евстрапов, И. С. Мухин. Создание аналитической установки для исследований биологических объектов на основе микрофлюидных чипов и оптического микроскопа Axio Observer D1// Сборник трудов конференции «Прикладная Оптика 2010» (Санкт-Петербург, 18−22 октября 2010 г.). с. 166−170.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. S.C. Terry, J.H. Jerman, J.B. Angell A Gas Chromatographic Air Analyzer Fabricated on a Silicon Wafer// IEEE T Electron Dev. 1979. — V. 26. — P. 1880−1886.
  2. A. Manz, N. Graber, H.M. Widmer Miniaturized total chemical analysis systems: A novel concept for chemical sensing // Sensors and Actuators B: Chemical. 1990. — V. 1. — P. 244−248.
  3. Б. Г. Беленький, H. И. Комяк, В. E. Курочкин, А. А. Евстрапов, В. JT. Суханов Микрофлюидные аналитические системы (Часть 1) // Научное приборостроение. 2000. — Т. 10. — № 2. — С. 3−13.
  4. D.J. Harrison, К. Flury, К. Seiler, Z. Fan, C.S. Effenhauser, A. Manz Micromachining a Miniaturized Capillary Electrophoresis Based Chemical Analysis System on a Chip// Science. 1993. — V. 261. — P. 895−897.
  5. International Human Genome Sequencing Consortium. Finishing the euchromatic sequence of the human genome // Nature. -2004. V. 431. — P. 931−945.
  6. W.-C. Tian, E. Finehout. Microfluidics for Biological Applications. -Springer, 2008. 428 p.
  7. D. Li. Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics. Springer, 2008. -2226 p.
  8. А. А. Евстрапов Наноразмерные структуры в микрофлюидных устройствах (обзор) // Научное приборостроение, 2011, том 21, № 3, с. 316
  9. А. А. Евстрапов Микрофлюидные чипы для биологических и медицинских исследований // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2011, т. LV, № 2, стр. 99 110
  10. D. Mark, S. Haeberle, G. Roth, F. Stettenzab, R. Zengerlez Microfluidic lab-on-a-chip platforms: requirements, characteristicsand applications // Chem. Soc. Rev., 2010, 39, 1153−1182
  11. G. M. Whitesides The origins and the future of microfluidics // NATURE, Vol 442, 2006, p. 368 373
  12. L. Chen, A. Manz, P. J. R. Day Total nucleic acid analysis integrated on microfluidic devices // Lab Chip, 2007, 7, 1413−1423
  13. C.V. Rao, D. M. Wolf, A. Arkin Control, exploitation and tolerance of intracellular noise // Nature, 2002, vol 420, p. 231 237
  14. D. D. Carlo, L. P. Lee Cell analysis for quantitative biology // Analytical chemistry, 2006 p. 7919 7925
  15. J.C. Goldstein, N.J. Waterhouse, P. Juin, G.I. Evan, D.R. Green The coordinate release of cytochrome c during apoptosis is rapid, complete and kinetically invariant. // Nat. Cell Biol. 2000, 2, 156.
  16. C. Munoz-Pinedo, D.R. Green, A. van den Berg Confocal restricted-height imaging of suspension cells (CRISC) in a PDMS microdevice during apoptosis // Lab Chip 2005, 5, 628−633.
  17. A. Lenshof, T. Laurell Continuous separation of cells and particles in microfluidic systems // Chem. Soc. Rev., 2010, 39, 1203−1217
  18. H. Tsutsui, C.-M. Ho Cell separation by non-inertial force fields in microfluidic systems // Mechanics Research Communications 36 (2009) 92 103
  19. B.A. Jucker, H. Harms, A. J. B. Zehnder Adhesion of the positively charged bacterium Stenotrophomonas (Xanthomonas) maltophilia 70 401 to glass and teflon.// J. Bacterid. 178:5472−79, 1996.
  20. J.N. Mehrishi, J. Bauer Electrophoresis of cells and the biological relevance of surface charge // Electrophoresis, 2002, 23:1984−94
  21. T.B. Jones Electromechanics of particles. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1996.285 p.
  22. J. Voldman Electrical Forces For Microscale Cell Manipulation// Annu. Rev. Biomed. Eng. 2006.8:425−454.
  23. T.B. Jones, G.W. Bliss Bubble dielectrophoresis // J. Appl. Phys., 1977 48:1412−17
  24. J. Voldman, R.A. Braff, M. Toner, M.L. Gray, M.A. Schmid Holding forces, of single-particle dielectrophoretic traps.// Biophys. J. 2001, 80:531−41.
  25. S. Lindquist The heat-shock response.// Annu. Rev. Biochem. 1986, 55:115 191
  26. J.C. Weaver, T.E. Vaughan, G.T. Martin Biological effects due to weak electric and magnetic fields: the temperature variation threshold // Biophys. J. 1999, 76:3026−30
  27. G. Fuhr, W.M. Arnold, R. Hagedorn, T. Muller, W. Benecke Levitation, holding, and rotation of cells within traps made by high-frequency fields.// Biochim. 1992, 140:79−102
  28. J. Voldman, M. Toner, M.L. Gray, M.A. Schmidt Design and analysis of extruded quadrupolar dielectrophoretic traps.// J. Electrostat. 2003, 57:69−90
  29. T. Schnelle, R. Hagedorn, G. Fuhr, S. Fiedler, T. Muller 3-Dimensional electric-field traps for manipulation of cells—calculation and experimental verification.//Biochim. Biophys. Acta 1993, 1157:127−40
  30. M. P. Hughes, Nanoelectromechanics in Engineering and Biology, CRC Press, Boca Raton, 2003.
  31. H.-H. Cui, J. Voldman, X.-F. Hea, K.-M. Lim Separation of particles by pulsed dielectrophoresis // Lab Chip, 2009, 9, 2306−2312
  32. R. S. Kuczenski, H.-C. Chang, A. Revzin Dielectrophoretic microfluidic device for the continuous sorting of Escherichia coli from blood cells // Biomicrofluidics 5, 32 005 (2011)
  33. Y. Demircan, E. Ozgur, H. Kulah Dielectrophoresis: Applications and future outlook in point of care // Electrophoresis 2013, 34, 1008−1027,
  34. В.Ф. Антонов, A.M. Черныш, В. И. Пасечник, С. А. Вознесенский, Е. К. Козлова Биофизика, М. Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2006, 287 с.
  35. Дж. Г. Николлс, А. Р. Мартин, Б.Дж. Валлас, П. А. Фукс От нейрона к мозгу, М.: Издательство ЛКИ, 2008, 672 с.
  36. D. A Wagenaar, J. Pine, S. M Potter Searching for plasticity in dissociated cortical cultures on multi-electrode arrays // Journal of Negative Results in BioMedicine 2006,5:16
  37. R. Bashir, S. Wereley. Biomolecular sensing, processing and analysis. Springer Science + Business Media LCC, 2006, p. 420
  38. J. Wang, C. Wu, N. Hu, J. Zhou, L. Du, P. Wang Microfabricated electrochemical cell-based biosensors for analysis of living cells in vitro // Biosensors 2012, 2, 127−170
  39. C.-H. Chuang, Y.-W. Huang, Y.-T. Wu System-Level Biochip for Impedance Sensing and Programmable Manipulation of Bladder Cancer Cells Sensors 2011, 11, p. 11 021 11 035
  40. P. Connolly, G.R. Moores, W. Monaghan, J. Shen, S. Britland, P. Clark Microelectronic and nanoelectronic interfacing techniques for biological systems // Sens. Actu., 1992, B6: l 13
  41. A. K. Soe, S. Nahavandi, K. Khoshmanesh Neuroscience goes on a chip // Biosensors and Bioelectronics 35 (2012) 1- 13
  42. N. A. Kotov et al. Nanomaterials for Neural Interfaces // Adv. Mater. 2009, 21, 3970−4004
  43. M. E. Spira, A. Hai Multi-electrode array technologies for neuroscience and cardiology // Nature Nanotechnology, 2013, vol 8, p. 83 94
  44. M. K. Lewandowska, M. Fiscella, B. Roscic, A. Hierlemann The potential of microelectrode arrays and microelectronics for biomedical research and diagnostics // Anal Bioanal Chem (2011) 399:2313−2329
  45. D. Braeken, D. Jans, R. Huys, A. Stassen, N. Collaert, L. Hoffman, W. Eberle, P. Peumans, G. Callewaert Open-cell recording of action potentials using active electrode arrays // Lab Chip, 2012,12, 4397−4402
  46. L. J. Millet, M. E. Stewart, J. V. Sweedler, R. G. Nuzzobc, M. U. Gillette Microfluidic devices for culturing primary mammalian neurons at low densities Lab Chip, 2007, 7, 987−994
  47. J. Erickson, A. Tookerb, Y.-C. Tai, J. Pinec Caged neuron MEA: A system for long-term investigation of cultured neural network connectivity // Journal of Neuroscience Methods 175 (2008) 1−16
  48. T.-C. Chao, A. Ros Microfluidic single-cell analysis of intracellular compounds // J. R. Soc. Interface (2008) 5, p. 139−150
  49. H. Sedgwick, F. Caron, P. B. Monaghan, W. Kolch, J. M. Cooper Lab-on-a-chip technologies for proteomic analysis from isolated cells // J. R. Soc. Interface (2008) 5, p. 123−130
  50. Y.-H. Lin, G.-B. Lee An integrated cell counting and continuous cell lysis device using an optically induced electric field // Sensors and Actuators В 145 (2010) 854−860
  51. S. E. Lee, L. P. Lee Biomolecular plasmonics for quantitative biology and nanomedicine // Curr Opin Biotechnol. 2010- 21(4), p. 489-^97
  52. M.H. Либенсон Поверхностные электромагнитные волны оптического диапазона// Соросовский образовательный журнал, 1996, № 10, стр. 92 -98
  53. H.N. Daghestani, B.W. Day Theory and applications of surface plasmon resonance, resonant mirror, resonant waveguide grating, and dual polarization interferometry biosensors // Sensores 2010, 10, 9630 9646
  54. L.S. Jung, K.E. Nelson, P. S. Stayton, C.T. Campbell Binding and dissociation kinetics of wild-type and mutant streptavidins on mixed biotin-containing akylthiolate monolayers // Langmuir 2000, 16, 9421 9432
  55. R. Karlsson, A. Fait Experimental design for kinetic analysis of proteinprotein interactions with surface plasmon resonance biosensor // J.Immunol. Method. 1997, 200, 121 133
  56. S. Moon, D.J. Kim, K. Kim, D. Kim, H. Lee, K. Lee, S. Haam Surface-enhance plasmon resonance detection of nanoparticle-conjugated DNA hybridization. Appl. Opt. 2010, 49, 484 491
  57. F. Wang, Y. R. Shen General properties of local plasmons in metal nanostructures // PRL 97, 206 806 (2006)
  58. K. Asian, J. R. Lakowicz, C. D. Geddes Tunable plasmonic glucose sensing based on the dissociation of Con A-aggregated dextran-coated gold colloids // Analytica Chimica Acta 517 (2004) 139−144
  59. S. A. Maier Plasmonics: fundamentals and applications, Springer Science+Business Media LLC, 2007, p. 201
  60. S. Zhu, F. Li, C. Du, Y. Fu A localized surface plasmon resonance nanosensor based on rhombic Ag nanoparticle array // Sensors and Actuators В 134 (2008) 193−198
  61. S. Zou, N. Janel, G. C. Schatz Silver nanoparticle array structures that produce remarkably narrow plasmon lineshapes // J. Chem. Phys., Vol. 120, No. 23, 2004, p. 10 871 10 875
  62. A. Biswas, T. Wang, A. S. Biris Single metal nanoparticle spectroscopy: optical characterization of individual nanosystems for biomedical applications //Nanoscale, 2010, 2, 1560−1572
  63. J.-W. Kim, E. I. Galanzha, E. V. Shashkov, H.-M. Moon, V. P. Zharov. Golden carbon nanotubes as multimodal photoacoustic and photothermal high-contrast molecular agents, Nat. Nanotechnol., 2009, 4, 688
  64. W.-C. Tian, E. Finehout. Microfluidics for Biological Applications. -Springer, 2008. 428 p.
  65. Л.Д. Ландау, E.M. Лифшиц. Теоретическая физика: учеб. пособие в 10 т., т. 6 Гидродинамика. М: Наука, 1988. — 736 с.
  66. А. Л. Буляница. Математическое моделирование в микрофлюидике: основные положения // Научное приборостроение. 2005. — Т. 15. — № 2. -С. 51−66
  67. P. Tabeling Introduction to Microfluidics, Oxford university press, 2005, p. 312
  68. H .Bruus. Theoretical microfluidics. Oxford university press, 2008. — 339 p.
  69. P.Joseph, P. Tabeling. Direct measurement of the apparent slip length // Physical Review E. -2005. V. 71. — № 3. — P. 1−4.
  70. K. Pappaert, J. Biesemans, D. Clicq, S. Vankrunkelsven, G.Desmet. Measurements of diffusion coefficients in 1-D micro- and nanochannels usings hear-driven flows // Lab on Chip. 2005. — V. 5. — P. 1104−1110
  71. R. В. Schoch, J. Han, P. Renaud. Transport phenomena in nanofluidics // Reviews of modern physics. 2008. — V. 80. — P. 839−883.
  72. A. Plecis, R. B. Schoch, P. Renaud. Ionic transport phenomena in nanofluidics: experimental and theoretical study of the exclusion-enrichment effect on a chip//Nano Letters.-2005.-V. 5.-P. 1147−1155.
  73. D.Bottenusa, Y.-J. Ohb, S. M. Hanb, C. F. Ivory. Experimentally and theoretically observed native pH shifts in a nanochannel array // Lab on Chip. -2009. -V. 9.-№ 2.-P. 219−231.
  74. J.M. Haile. Molecular Dynamics Simulations: Elementary Methods. New-York: Wiley, 1997.-512 p.
  75. A. Frangi, C. Cercignani, S. Mukherjee, N. Aluru. Advances in Multiphysics Simulation and Experimental Testing of MEMS. Imperial College Press, 2008. — 490 p.
  76. M. Paliy, R. Melnik, B. A.Shapiro. Molecular dynamics study of the RNA ring nanostructure: aphenomenon of self-stabilization // PhysBiol. 2009. -V. 6. — № 4. — 46 003.
  77. F.Fulga, D. V. Nicolau, Jrband D. V. Nicolau. Models of protein linear molecular motors for dynamic nanodevices // Integr. Biol. 2009. — V. 1. — P. 150−169.
  78. J. D. Lawson, E. Pate, I. Raymentand R. G. Yount. Molecular Dynamics Analysis of Structural Factors Influencing Back Door Pi Release in Myosin // Biophys. J. 2004. — V. 86. — P. 3794−3803.
  79. Э. Митчел, Р.Уэйт. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными. М.: Мир, 1981. — 216 с.
  80. J.H. Mathews, K.D. Fink. Numerical methods using Matlab. Prentice Hall, 1999.-662 p.
  81. R.W. Pryor. Multiphysics modeling using Comsol. Jones and Bartlett Publishers, 2011. — 872 p.
  82. A.Datta, V. Rakesh. An Introduction to Modeling of Transport Processes -Applications to Biomedical Systems. Cambridge University Press, 2010. -532 p.
  83. R. Doering, Y. Nishi Handbook of semiconductor manufacturing technology, Taylor & Francis Group, LLC, 2008, p. 1722
  84. P. Abgrall, A-M Gu’e. Lab-on-chip technologies: making a microfluidic network and coupling it into a complete microsystem—a review // J. Micromech. Microeng., 2007, 17, pp. 15−49.
  85. C. H. Ahn, J.-W. Choi. Handbook of Nanotechnology. Chapter 19. Microfluidics and their applications to Lab-on-a-Chip. Eds. by B. Bhushan, Springer 2007.
  86. S. S. Saliterman. BioMEMS and Medical Microdevices. SPIE Press., 2006, p.610
  87. T. Betancourt, L. Brannon-Peppas Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices // International Journal of Nanomedicine 2006:1(4) 483−495
  88. R.S. Shul, S.J. Pearton (ed). Handbook of Advanced Processing Techniques. Berlin: Springer, 2000.
  89. R. Abdolvand, F. Ayazi. An advanced reactive ion etching process for very high aspect-ratio sub-micron wide trenches in silicon // Sensors and Actuators, 2008, A 144, pp. 109−116.
  90. Y. V. White, M. Parrish, X. Li, L. M. Davis, W. Hofmeister Femtosecond micro- and nano-machining of materials for microfluidic applications // Proc. of SPIE, Vol. 7039, 70390J-1.
  91. B.-B. Xu, Y.-L. Zhang, H. Xia, W.-F. Dong, H. Ding, H. B. Sun Fabrication and multifunction integration of microfluidic chips by femtosecond laser direct writing // Lab Chip, 2013, 13, 1677−1690
  92. Y. Hanada, K. Sugioka, K. Midorikawa Highly sensitive optofluidic chips for biochemical liquid assay fabricated by 3D femtosecond laser micromachining followed by polymer coating // Lab Chip. 2012- 12(19), p. 3688−3693
  93. M. Y. Ali, W. Hung, F. Yongqi. A Review of Focused Ion Beam Sputtering // International Journal of Precision Engineering And Manufacturing. February, 2010. 11, 1, pp. 157−170.
  94. N. Triroj, P. Jaroenapibal, H. Shic, J. I. Yeh, R. Beresford Microfluidic chip-based nanoelectrode array as miniaturized biochemical sensing platform for prostate-specific antigen detection // Biosensors and Bioelectronics 26 (2011) 2927−2933
  95. M. Bresin, M. Toth, K.A. Dunn Direct-write 3D nanolithography at cryogenic temperatures //Nanotechnology, 2013- 24(3): 35 301
  96. D. J. Comstock, J. W. Elam, M. J. Pellin, M. C. Hersam High aspect ratio nanoneedle probes with an integrated electrode at the tip apex // Review of scientific instruments 83, 113 704 (2012)
  97. A. Botman, J. J. L. Mulders, C. W. Hagen // Creating pure nanostructures from electron-beam-induced deposition using purification techniques: a technology perspective // Nanotechnology 20 (2009) 372 001, p. 1−17 142
  98. P. Kim, К. W. Kwon, M. C. Park, S. H. Lee, S M Kim, K. Y. Suh Soft lithography for microfluidics: a review // Biochip journal, Vol. 2, No. 1, 2008, p. 1−11
  99. P. Abgrall, V. Conedera, H. Camon, A.-M. Gue, N.-T. Nguyen SU-8 as a structural material for labs-on-chips and microelectromechanical systems // Electrophoresis 2007, 28, 4539−4551
  100. P.K. Dey, B. Pramanick, A. RaviShankar, P. Ganguly, S. Das Microstructuring of SU-8 resist for mems and bio-applications // International journal on smart sensing and intelligent systems, Vol. 3, No. 1, 2010, p. 118 — 129
  101. G. Jenkins Rapid prototyping of PDMS devices using SU-8 lithography // Methods Mol Biol. 2013,949, p. 153−168
  102. V.G. Kutchoukov, F. Laugere, W. Van Der Vlist, L. Pakula, Y. Garini, A. Bossche. Fabrication of nanofluidic devices using glass-to-glass anodic bonding // Sensors and Actuators, A: Physical., 2004, 114, 2−3, pp. 521−527.
  103. L. Chen, G. Luo, K. Liu, J. Ma, B. Yao, Y. Yan, Y. Wang. Bonding of glass-based microfluidic chips at low- or room-temperature in routine laboratory // Sensors and Actuators, B: Chemical, 2006. 119, 1, pp. 335−344.
  104. W. W. Y. Chow, K. F. Lei, G. Shi, W. J. Li, Q. Huang Micro Fluidic Channel Fabrication by PDMS-Interface Bonding // Proceedings of SPIE Vol. 5275 (SPIE, Bellingham, WA, 2004), p. 141 148
  105. Y. Shen, M. Nakajima, S. Kojima, M. Homma, M. Kojima, T. Fukuda Single cell adhesion force measurement for cell viability identification using an AFM cantilever-based micro putter // Meas. Sci. Technol. 22 (2011) 115 802
  106. В.Г. Дедков, Е. Г. Дедкова Контактная атомно-силовая спектроскопия биологических тканей // Письма в ЖТФ, 2010, том 36, вып. 3.
  107. T.A. McCoy, М. Maxwell, P.F. Kruse Amino acid requirement of the novioff hepatoma in vitro // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1959, vol. 100, p. 115−118
  108. А.Н.Зяблов, O.B. Байдичева, A.B. Калач, В. Ф. Селеменев Энергия активации вязкого течения и коэффициенты диффузии дипептидов и аминокислот в водных растворах // Журнал физической химии, 2008, т. 82, № 2, с. 384−386
  109. J.G. Goodhill Diffusion in axon guidance // Eur J Neurosci 1997, Vol. 9, p. 1414−1412
  110. S. A. Maier Plasmonics: Fundamentals and applications, Springer, 2007, p. 201
  111. P. B. Johnson, R. W. Christy Optical Constants of the Noble Metals // Physical Review B, 1972, Vol. 6, No 12, p.4370 4379
  112. A.O. Pinchuk, G. C. Schatz Nanoparticle optical properties: Far- and near-field electrodynamic coupling in a chain of silver spherical nanoparticles // Materials Science and Engineering В 149 (2008) 251−258
  113. P. Galambos, F. K. Forster Microfluidic diffusion coefficient measurement // Proceedings of the uTAS '98 Workshop, 1998, pp 189−192
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!