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       与单一测试液体的接触角值相比，表面自由能通常是表征润湿性和粘附性等表面特性的更强有力的指标。这是因为表面自由能的测定涉及到不止一种不同化学性质的测试液体，这可以更全面地了解固体表面分子的相互作用，特别是色散和极性相互作用。不仅表面自由能的总和，而且其组成对润湿性和粘附性都有重要影响。

       通常，表面自由能是通过使用两种或更多种不同的测试液体来确定的，这些液体依次被加液和测量。在此过程中，需要更换并重新定位加液单元，重新定位样品表面，重新将液滴转移到样品表面，重新启动接触角计算，进而计算表面自由能， 所有这些步骤都需要手动或自动重复。 因此，表面自由能的确定比单个接触角值测量更复杂、更耗时。

       对此，德国LAUDA Scientific光学接触角测量仪引入了双液滴测量模块，基于特殊构造的双注射器直接自动加液单元（ADDD，见下图），且软件包含了相应的双液滴测量功能，使得表面自由能的测量可以像接触角的测量一样简单快速地进行。

一个ADDD加液单元可以配备多达两个相同或不同尺寸的精密玻璃注射器，其中可以填充两种不同的注射液体。因此，可以从两个注射器中注射两滴相同或不同体积的液滴，并置于样品表面进行测量，确定两种不同液体的接触角值，从而计算出表面自由能。

光学接触角测量仪能用于测量固体的表面自由能吗？

能，而且测量固体的表面自由能是光学接触角测量仪的一大主要测量功能。

通过测量一种或多种不同属性的液体在固体表面上的接触角，就能从获得的接触角值以及所采用液体的已知属性值，借助合适的理论模型计算出固体表面的表面自由能。

由于固体表面的表面自由能不能够通过实验方法直接进行测量，所以通过接触角测量的间接方法是目前可用来测量/估算固体表面自由能的少数方法之一。这一方法不但可以得到固体表面自由能的总值，还可以得到对应于分子间不同性质相互作用力的各自贡献（组分），如非极性相互作用的组分值和极性相互作用的组分值，这样可以进一步了解固体表面的属性，尤其是表面经过处理后，如通过等离子体处理后，表面极性相互作用的组分值往往会升高。

( 本文内容得到授权所有者的授权许可)。

在这一期公开课中，我们将邀请北京大学教授、博士导师、ZG化学会胶体与界面化学专业委员会主任黄建滨教授，将带您领略界面科学的神奇，揭开这些有趣现象后的秘密。黄教授不仅具有精深的学术造诣，更擅长将深奥的科学理论让人轻松写意的理解。机会难得，名额有限，踊跃报名哦！（只需报名一次，即可收到每期线上公开课的相关内容和会议链接。）

我们的课程完全免费，并为您提供灵活的选择，以适应您的安排。如果您参与我们的在线或点播课程，您将获得：

●来自DJ高校和行业专家关于表面科学的专业讲解

●关于表面张力测量、固体表面能分析、液体界面流变等领域的应用案例

●座滴法测量接触角与操作技巧

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欢迎报名参与我们的线上公开课

我们时刻为您提供专业的知识

第二期主讲嘉宾：

黄建滨

北京大学教授，博士导师。ZG化学会胶体与界面化学专业委员会主任；英国皇 家化学会会士；国际期刊Soft Matter副主编，J.Colloid and Interface Sci.顾问编委。国内期刊物理化学学报编委、科学通报特邀编辑、日用化学工业主编。国家自然科学基金“十一五”国家ZD项目“溶液中两亲分子有序组合体的构筑规律及其在生命科学相关领域中的应用”主持人。

时间安排：

2020年12月29日上午10:00 - 11:00

主要内容：

●接触角与润湿方程的科学含义

●接触角测量在基础科学研究中的应用

●接触角在化学驱油和矿物浮选中等工业生产中的应用

报名方法：

扫描“二维码”填写表单，进行报名。

直播平台：腾讯会议

联系方式：021-24253006

邮箱：customercare@krusschina.cn

微流控液滴技术是近年来在微流控芯片上发展起来的一种研究几微米至几百微米尺度范围内微液滴的生成、操控及应用的新技术。微液滴常作为微反应器，实现生化反应、试剂快速混合以及微颗粒合成等，极大地强化了微流控芯片的低消耗、自动化和高通量等优点。本次网络课堂主要介绍了液滴微流控的发展历程、微液滴产生方式、液滴微流控的应用领域、液滴产生的实验装置、双乳液滴产生实验等知识。

微流控液滴技术是近年来在微流控芯片上发展起来的一种研究几微米至几百微米尺度范围内微液滴的生成、操控及应用的新技术。微液滴常作为微反应器，实现生化反应、试剂快速混合以及微颗粒合成等，极大地强化了微流控芯片的低消耗、自动化和高通量等优点。本次网络课堂主要介绍了微流控液滴的动态分析部分如速度场、表面活性剂等知识。

细胞是生物结构和功能的基本单元，在类型和状态上有很大差异。在大多数生物系统中，我们对细胞多样性的认识是不完整的，就像神经系统（脑细胞）这样的复杂组织[1]。单细胞识别和功能的表征，作为对每个细胞的功能和反应的理解，将加速生物领域的发现。它可能是癌症、肿瘤，几何任何可能在细胞群中具有多样性的东西。然而，今天的技术并不能提供一种简单的方法来同时分析大量的单个细胞。快速、可扩展的液滴测序（Drop-Seq）这种方法可以用来表征具有许多细胞类型和状态的复杂组织。

Drop-Seq的原理和好处
Drop-Seq是一种基于使用微流体技术的方法，通过将它们封装在微小液滴中进行平行分析，可以快速分析数千个单个细胞。

这些纳升级水性隔离室已用于微流体器件中的许多应用：纳米颗粒制造、乳液和泡沫、药物输送，但也作为PCR和逆转录的微小反应室[3]。Drop-Seq使用液滴将细胞分隔成纳升大小的反应室，用于分析其mRNA转录物，同时使用分子条形码策略记住转录物的起源细胞。通过这种技术，一个科学家每天可以制作10000个单细胞库，实验并行进行且简单。因此，该方法将允许为已知细胞类别和新的候选细胞亚型产生基因表达的分子图谱。

Drop-Seq利用微流体的优势

（1）很短的时间内有很高的吞吐量

（2）尽量减少昂贵样品的消耗

Drop-Seq包含以下步骤

1. 从组织中制备单细胞悬浮液
2. 准备条形码引物（或者在微颗粒表面或者在内部）
3. 使用微流体装置将每个细胞单独地与一个微小条纹的微粒共同包覆或封装在一个微小的液滴中
4. 一旦分离成液滴，裂解细胞，释放它们的mRNA，然后与引物（primers）杂交。
5. 打破液滴并产生STAMP（附着于微粒的单细胞转录组）
6. 放大STAMP
7. 测试和分析：使用STAMP条形码推断每个转录物的起源细胞

Drop-Seq可以使用2种beads：
A：“简单”的微粒
B：水凝胶微粒

该项工作的ZD是“简单”微粒的使用，并简要介绍了水凝胶微粒，其原理保持不变。

Drop-Seq使用简单的微粒
1. 从复杂的组织中准备单细胞悬浮液
将复杂组织解离成单个细胞

2. 引物（primer）合成
微粒上的引物序列
每个微粒包含超过108个单独的引物，它们共享相同的“PCR句柄（PCR handle）”和“细胞条形码（cell barcode）”，但具有不同的独特分子标识符（UMI）。事实上，PCR句柄在所有引物和beads上具有相同的恒定的序列，这允许在STAMP形成后进行PCR扩增。细胞条形码，仅在相同微粒的所有引物上相同但与其他beads上的细胞条形码不同，允许回复细胞的起源。每种引物上不同的UMI允许对mRNA转录物进行数字计数并鉴定PCR duplicates。Z后，在所有引物序列的末端存在30bp的oligodT序列，用于捕获mRNA并引发逆转录。

细胞条形码的分裂和池合成（split-and-pool synthesis）
为了产生细胞条形码，将微粒库重复分成四个大小相等的寡核苷酸合成反应，向其中加入四个DNA碱基中的一个。然后，在每个循环后将微粒合并在一起，并进行总共12次分裂-池循环（split-pool cycles）。结果是一个微粒库，每个微粒具有4^12（16,777,216）个可能的DNA碱基序列之一。[4]

合成独特的分子标识符（UMI）
UMI的合成在“分裂-池（split-and-pool）”合成循环完成后进行。将所有微粒一起进行八轮简并合成，每个循环期间可获得所有四种DNA碱基，使得每个单独的引物接受4^8（65,536）种可能序列（UMI）中的一种。[5]

3. 微流体装置
一旦单细胞悬浮液和微粒准备就绪，使用定制设计的微流体装置将单个细胞与微粒一起包覆在液滴中。

Image courtesy of Patrick Stumpf, Matthew Rose-Zerilli, Rosanna Smith, Martin Fischlechner & Jonathan West at the Centre for Hybrid Biodevices & Cancer Sciences Unit at the University of Southampton

该装置在它们分成离散的液滴之前连接两路水相。层流防止在液滴形成之前混合两种水相输入，一路流相包含细胞，另一路流相包含悬浮在裂解缓冲液中的条形码引物beads。

微流体装置
组件列表
（1）倒置显微镜
（2）压力控制器+3流量传感器/三个注射泵
（3）3个falcon管/3mL注射器
（4）磁力搅拌系统
（5）用于实验装置元件连接的微流体导管
（6）微流体配件和连接器
（7）PDMS共流微流体液滴生成装置
（8）用于beads的100微米细胞过滤器
（9）用于细胞的40微米细胞过滤器
（10）计数室

实验装置连接示意图

4. 细胞裂解和RNA杂交
在液滴形成后，立即将每个细胞在液滴内裂解并释放其mRNA。然后，它们与其伴随的微粒表面上的引物杂交。

5. STAMPS产生
为了一次有效地产生数千个STAMP，通过添加试剂来破坏液滴以使油-水界面不稳定，并收集和洗涤微粒。然后将mRNA在一个反应中一起逆转录成cDNA，形成一组称为“附着于微粒的单细胞转录组（STAMPs）”的beads[6]。

6. STAMPS的放大
然后可以通过PCR反应在池（pools）中扩增条形码化的STAMP，用于高通量mRNA测序，以分析任何所需数量的单个细胞。

7. 测序和分析
使用高容量平行测序对每个末端对得到的分子进行测序。首先，将读数与参考基因组比对以鉴定cDNA的起源基因。接下来，通过细胞条形码组织读数，并且对每个细胞中确定的每个基因的mRNA转录物的数量进行数字计数。这是UMI发挥作用的地方，避免从同一mRNA转录物中重复计数序列读数。随后，可以建立数字基因表达测量矩阵（每个细胞每个基因一个测量）用于进一步的分析。

使用水凝胶微球的Drop-Seq测序
关于水凝胶beads的使用，操作原理或多或少与以上保持相同，即Z大的区别在于引物（primers），它们位于微粒内而不是位于它们的表面上。

为此，微流体装置由三个通道而不是两个通道组成：
（1）带beads的一个通道（Z关键的部分）
（2）把细胞带入液滴的一个通道
（3）带来我们需要进行分析的化学试剂的一个通道

至于“简单微粒（simple microparticles）”的使用，水凝胶beads含有可用于逆转录反应的引物，然后随后对液滴内的细胞内容物进行条形码编码，由此获得作为RNA序列的拷贝的DNA序列的集合，并且现在通过它们来自哪一个液滴来对这些序列进行分类。

然后，可以打破液滴并将整个细胞群作为大量样品处理，知道每个细胞已被单独编码。

相关的资源
开源链接：McCarroll Lab

液滴测序：Droplet-Sequencing

参考论文
[1] L. Luo et al., Genetic Dissection of Neural Circuits.
[2] B. J. Hindson et al., High-Throughput Droplet Digital PCR System for Absolute Quantitation of DNA Copy Number.
[3] N. R. Beer et al., On-Chip Single-Copy Real-Time Reverse-Transcription PCR in Isolated Picoliter Droplets.
[4-6] Macosko et al., Highly Parallel Genome-Wide Expression Profiling of Individual Cells Using Nanoliter Droplets.

前言

随着蛋白组学、代谢组学、相互作用组学、生物制药研发及中药现代化研究的不断深入，复杂体系分离已成为分析化学研究的热点和难点之一。这些情况需要结合多种分离模式来提高系统分离能力，增加峰容量，并结合MS获取更多峰信息。尽管有些一维分离模式如离子交换、尺寸排阻等所用的流动相质谱不兼容，但带中心切割的2D-LC在组分洗脱过程中可以将目标分析物进行补集后再通过二维质谱兼容的分离模式进行峰识别和纯度确认。因此，擅长于复杂样品分析的二维或多维色谱分离及质谱前端技术已成为液相色谱发展的重要方向。有些产品需要同时使用正交色谱模式或多个测定项目来进行研究和质控，如抗体药物需要SCX/RP做电荷异构体分析和完整蛋白水平分析，或SCX/SEC做电荷异构体分析和聚集体分析；中药配方颗粒做特征图谱与含量测定等。这就需要至少两台液相色谱来同时工作以提升效率。

赛默飞Simple Switch二维液相与并联Vanquish Duo系统可以在两种工作模式之间进行灵活的软件辅助切换，即Trap柱或Loop环中心切割2D-LC系统与两个独立的1D-LC系统。系统一经搭建好管路，无需重新搭建即可实现两种工作模式的切换，是市场唯 一的解决方案。

一、并联Vanquish Duo系统

用户可利用并联Vanquish Duo系统在“同一台”液相色谱上完成相同方法或两个不同方法的分析测试任务，不再需要两台独立的液相色谱来完成两倍量的样品分析工作，如图1。并联Vanquish Duo系统的配置和流路连接见图2和图3，其中左侧色谱柱处在左侧LC，右侧色谱柱处在右侧LC，两套系统独立分析各自的样品且互不干扰。图2的系统配置了双三元泵和双针双流路自动进样器，图3的系统将双三元泵用两个独立的单泵模块来替代，真正意义上实现了“ 一台设备的外观、两套液相的应用”。

图1. 双梯度并联LC应用优势

二、Vanquish 2D-LC四种应用场景

Vanquish系统可以实现2D-LC的应用功能，共包括四种应用场景：在线固相萃取（Online SPE）、Loop环单/多中心切割、 trap柱中心切割、Simple Switch二维液相与并联Vanquish Duo系统一键切换，见图4。目前，擅长于复杂样品分析的二维或多维色谱分离技术和质谱前端技术已成为液相色谱发展的重要方向。在线二维或多维色谱分离的实现往往需要复杂的仪器配置和管路连接，并需要软件的繁琐设置和支持等等，这些原因极大地制约了二维或多维色谱分离技术的应用。赛默飞Vanquish 2D-LC在Chromeleon软件的控制下，结合独特的阀切换技术，通过灵活的流路连接设计，可以轻松实现在线二维或多维色谱分离等高级应用，帮助用户解决复杂体系的分离难题。

图4. Vanquish 2D-LC 四种应用场景

三、Simple Switch二维液相与并联Vanquish Duo系统一键切换

2D-LC系统中配置Vanquish双针双流路自动进样器可以大大提高仪器的可用性和价值，因为其可以在两种工作模式之间进行灵活的软件辅助切换，即Trap柱或Loop环中心切割2D-LC系统与两个独立的1D-LC系统。系统一经搭建好管路，无需重新搭建即可实现两种工作模式的切换。由于使用了Vanquish双针双流路自动进样器，与使用两个单自动进样器的方案相比，Simple Switch所需的仪器模块数量和整体仪器尺寸与“2D-LC”相同。 

Simple Switch可应用的2D-LC流路设置，主要介绍以下三种：

1、用于单中心切割的Simple Switch 2D-LC系统——2D色谱柱补集，其仪器配置和管路连接见图5和图6。

图5. Simple Switch Trap Heart-Cut 2D-LC System without ¹D detection – Trapping on 2D Column

用于单中心切割的Simple Switch 2D-LC系统——Trap柱补集，其仪器配置和管路连接见图7和图8。

图7. Vanquish Simple Switch Trap Heart-Cut 2D-LC System without ¹D detection – Trapping on Trap Column

用于Loop环多中心切割的Simple Switch 2D-LC系统，其仪器配置和管路连接见图9。图9中A和B分别为右侧柱温箱加或不加上阀。如果安装了该阀，当作为两个独立的1D-LC使用时，右侧LC可以选择仅使用2D光学检测器或仅使用质谱检测器。在该系统中，左侧柱温箱上阀阀位5可以直通废液或者连接集成式馏分收集器Vanquish Fraction Collector（VFC）。当作为2D-LC使用时，一维中的某些组分含量太低，直接切入二维流路无法实现有效检测，可以通过VFC对这些组分进行多次收集实现富集后，再通过单独的右侧1D-LC进行分析。

图9. Vanquish Simple Switch Multiple Loop Heart-Cut 2D-LC System

总 结

带中心切割的2D-LC在组分洗脱过程中带有目标分析物的捕获功能，可以通过MS检测直接进行峰识别和纯度确认，尽管一维分离中的流动相是MS不兼容的。

2D-LC中配置Vanquish双针双流路自动进样器大大提高了仪器的可用性和价值，因为其在不增加仪器模块和尺寸的前提下可以在两种工作模式之间进行灵活的软件辅助切换，即中心切割2D-LC系统或两个独立的1D-LC系统。

总而言之，Simple Switch可使仪器操作更高效，并增加液相和质谱检测器的投资回报。

新冠肺炎疫情继续在蔓延，

截止目前为止，

新冠肺炎确诊超100万例，

60多国宣布进入紧急状态。

       新冠病毒并不是一个公平的杀手，患病致死率在不同患病人群中差异很大,年老或患有其他疾病会增加新冠肺炎的致死风险；自身免疫在对抗新冠肺炎中起到相当重要的作用，日常饮用水也直接影响了人体的免疫系统，保证饮用水的安全，提高自身免疫。

       作为表面电荷标志的Zeta电位, 可以帮助预测和监控过滤材料的效率。

       便携水的生产需要有效低耗的饮用水处理技术。基于硅藻土（DE）所制备的深层过滤装置被广泛应用于细菌滤除。

       细菌无法穿透微孔DE过滤器中的孔洞，然而只有其大小十分之一的病毒很容易穿透过滤器危害人体健康。这时只能通过过滤器孔洞表面对病毒的静电吸引作用除去这种污染。

       DE过滤器和许多普通的病毒表面在通常pH值的水中均带负电。由于它们之间的静电排斥作用，病毒很容易通过DE过滤器的微孔。

       在DE过滤器表面修饰一层类似于ZrO₂的重金属氧化物可将过滤器表面的等电点（IEP）移到更高的pH值。  

       这一变化可由未处理的DE陶瓷过滤器和表面有Zr(OH)x涂层的DE过滤器表面的Zeta电位与pH关系得到。图中所显示的是具有代表性的MS2噬菌体的IEP。

       表面经过修饰的过滤器表面和污染物所带电荷相反，因此后者可以被有效除去。

       安东帕固体表面Zeta电位仪，可对宏观固体进行全自动 Zeta 电位分析，Zeta 电位与固体/液体界面的表面电荷有关，是理解表面特征以及开发专用新材料的关键参数。自动 pH 扫描及吸附动力学时间依赖性记录可帮助人们深入了解表面化学。

       表面分析是在技术和生物应用中验证新材料的重要方法。表面电荷分析能够让用户密切监控纳米级微粒至大型晶圆的表面化学变化。

       安东帕作为宏观固态样品和水溶液之间界面的zeta 电位分析的xian驱，一直以来对电动分析仪的研发，已经将表面 zeta 电位技术从专业方法转变为日常应用的工具。

       深入了解在接近周围条件下材料表面处理以及材料表面与自然环境的相互作用造成的差异。通过使用可在各种应用下进行 zeta 电位测量的安东帕仪器，帮助优化现有产品，并开发新产品。