微流控芯片(microfluidic chip)是當前微全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis Systems)發(fā)展的熱點領(lǐng)域。微流控芯片分析以芯片為操作平臺, 同時以分析化學(xué)為基礎(chǔ),以MEMS微機電加工技術(shù)為依托,以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征,以生命科學(xué)為目前主要應(yīng)用對象,是當前微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的重點。它的目標是把整個化驗室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測等集成在微芯片上,且可以多次使用。包括:白金電阻芯片, 壓力傳感芯片, 電化學(xué)傳感芯片, 聲學(xué)微流控芯片,微/納米反應(yīng)器芯片, 微流體燃料電池芯片, 微/納米流體過濾芯片等。微流控芯片技術(shù)用于毛細管電泳分離。湖北玻璃微流控芯片
硅片微流道加工在微納器件中的應(yīng)用拓展:硅片作為MEMS工藝的主流材料,在微流控芯片中兼具機械強度與加工精度優(yōu)勢。公司利用深硅刻蝕(DRIE)技術(shù)實現(xiàn)高深寬比(>20:1)微流道加工,深度可達500μm以上,適用于高壓流體控制、微反應(yīng)器等場景。硅片表面通過熱氧化或氮化處理形成絕緣層,可集成微電極、壓力傳感器等功能單元,構(gòu)建“芯片實驗室”(Lab-on-a-Chip)系統(tǒng)。例如,在腦機接口柔性電極芯片中,硅基微流道與鉑銥電極的集成設(shè)計,實現(xiàn)了神經(jīng)信號記錄與藥物微灌注的同步功能,其生物相容性通過表面PEG涂層優(yōu)化,可長期植入體內(nèi)穩(wěn)定工作。公司還開發(fā)了硅片與PDMS、玻璃的異質(zhì)鍵合技術(shù),解決了不同材料熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力問題,推動硅基微流控芯片在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的跨學(xué)科應(yīng)用。哪里有微流控芯片市場微流控芯片的特點是什么?
美國Caliper Life Sciences公司Andrea Chow博士認為,微流控技術(shù)的成功取決于技術(shù)上的跨界聯(lián)合、技術(shù)和應(yīng)用,這三個因素是相關(guān)的。他說:“為形成聯(lián)合,我們嘗試了所有可能達到一定復(fù)雜性水平的應(yīng)用。從長遠且嚴密的角度來對其進行改進,我們發(fā)現(xiàn)了很多無需經(jīng)過復(fù)雜的集成卻有較高使用價值的應(yīng)用,如機械閥和微電動機械系統(tǒng)(MEMS)。改進的微流控技術(shù),一般用于蛋白或基因電泳,常??扇〈郾0纺z電泳。進一步開發(fā)的微流控芯片可用于酶和細胞的檢測,在開發(fā)新prescription面很有用。
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統(tǒng)模仿人類腸道的生理學(xué)。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、腸神經(jīng)的調(diào)節(jié)、體內(nèi)廢物的排泄、以及伴隨微生物共生體的人體腸道的病理生理學(xué)。GoC模型主要用于精確復(fù)制具有所需微流控參數(shù)的腸道體內(nèi)環(huán)境。Kim等人研究了當人類GoC被腸道微生物群落占據(jù)時腸道的蠕動運動。通過對齊兩個微通道(上部和下部)來設(shè)計微型器件,該微通道雕刻在PDMS層上,該PDMS是通過基于MEMS的微納米制造工藝制作的模板翻模制備而來,且PDMS層由涂有ECM的多孔柔性膜隔開。如圖所示,該裝置被模仿人類腸道生理學(xué)的人腸上皮細胞包裹。這樣的系統(tǒng)可以模擬人類腸道在某些特定因素下的蠕動運動,即流體流速。肺組織微流控芯片的應(yīng)用。
目前微流控創(chuàng)新的許多應(yīng)用都被報道用于惡性tumour的檢測和cure。據(jù)報道,apparatus微流控芯片用于研究特定身體(如大腦,肺,心臟,腎臟,腸道和皮膚)的生理過程。值得注意的是,微流控創(chuàng)新在之前的COVID 19大流行形勢中發(fā)揮著重要作用,特別是在cure策略和冠狀病毒顆粒分析中,通過與qRT-PCR策略相結(jié)合。因此,微流控創(chuàng)新技術(shù)已證明它是一種優(yōu)越的技術(shù)?;谶@些事實,可以得出結(jié)論,微流控芯片在復(fù)制生物體的復(fù)雜性之前還有很長的路要走。微流控芯片的瓶頸和難題是什么?MEMS微流控芯片的MEMS加工
微流控芯片的主流加工方法。湖北玻璃微流控芯片
微流控芯片對于胰島素的補充檢測:抗胰島素自身抗體是Ⅰ型糖尿病中出現(xiàn)的抗體,但當胰島素被固定在檢測平臺上時,表位結(jié)合位點的關(guān)鍵三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,故而難以用常規(guī)方法檢測,Zhang等在芯片表面噴涂生物相容的支鏈聚乙二醇層,用以保護胰島抗原的天然構(gòu)象,該芯片可以在低樣本量下同時檢測多個胰島抗原特異性自身抗體,且檢測結(jié)果不受全血樣本中復(fù)雜背景的影響。也有研究團隊嘗試通過檢測自身抗體以對心血管疾病、慢性疾病作出診斷。Dinter等研究人員將微流體芯片和微珠技術(shù)相結(jié)合,用以檢測3種心血管疾病相關(guān)自身抗體并進行抗體滴度測定。Lin等人設(shè)計制造的免疫分析平臺可在45 min內(nèi)檢測臨床患者血清抗tumour蛋白53(tumor protein 53,p53)自身抗體濃度,有望用于口腔鱗狀細胞cancer的篩查。湖北玻璃微流控芯片