微流體的操控的難題:自動精確地操控液體流動是微流控免疫芯片的主要挑戰(zhàn)之一。目前通常依賴復雜的通道、閥門、泵、混合器等,通過控制閥門的開關實現(xiàn)多步驟反應有序進行。盡管各種閥門的尺寸很小,但使閥門有序工作需要龐大的外部泵、連接器和控制設備,從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動化。為盡可能減少驅(qū)動泵等輔助設備以使系統(tǒng)小型化,Mauk等研究人員結(jié)合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結(jié)構(gòu)來減少或消除用于流體控制的輔助儀器,通過手指按壓充氣囊或充液囊實現(xiàn)流體驅(qū)動。此外研究人員還嘗試通過復雜的多層設計,更利于控制試劑加載、液體流動,如Furutani等人開發(fā)了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤形微流控設備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲液池、反應腔等,盡可能避免降低敏感性。顯微鏡與電鏡測量確保微流道精度,支撐高精度生物芯片開發(fā)與生產(chǎn)。中國香港微流控芯片功能
標準化PDMS芯片產(chǎn)線:公司自建的PDMS芯片產(chǎn)線采用全自動化模塑工藝,涵蓋原料混煉、真空脫泡、高溫固化(80℃/2 h)及等離子親水化處理等關鍵環(huán)節(jié)。產(chǎn)線配備高精度模具(公差±2 μm)與光學檢測系統(tǒng),可批量生產(chǎn)單分子檢測芯片、液滴生成芯片等產(chǎn)品。例如,液滴芯片通過流聚焦結(jié)構(gòu)生成單分散乳液(CV<3%),通量達10,000滴/秒,用于單細胞RNA測序時,細胞捕獲效率超過95%。此外,PDMS芯片的表面改性技術(如二氧化硅涂層)可降低生物污染,在長期細胞培養(yǎng)中保持表面親水性超過30天。該產(chǎn)線已為多家IVD企業(yè)提供定制化服務,例如開發(fā)的核酸快檢芯片,將樣本到結(jié)果的時間縮短至30分鐘,靈敏度達98%,成為基層醫(yī)療機構(gòu)的主要檢測工具。中國香港微流控芯片服務電話微米級微流控芯片通過電鏡觀測確保結(jié)構(gòu)精度,適用于液滴分散與單分子分析。
完善、高標準的PDMS芯片生產(chǎn)產(chǎn)線:公司自建的PDMS芯片標準化產(chǎn)線,采用全自動混膠、真空脫泡與高溫固化工藝,確保芯片力學性能(彈性模量1-3MPa)與透光率(>92%)的高度一致性。通過精密模具(公差±2μm)與等離子體親水化處理,產(chǎn)線可批量生產(chǎn)單分子檢測芯片、液滴生成芯片等產(chǎn)品。例如,液滴芯片通過流聚焦結(jié)構(gòu)生成單分散乳液(粒徑CV<2%),通量達20,000滴/秒,用于單細胞測序時捕獲效率超98%。質(zhì)檢環(huán)節(jié)引入微流控性能測試平臺,通過熒光粒子追蹤與壓力-流量曲線分析,確保流速偏差<3%。產(chǎn)線還可定制表面改性方案,如二氧化硅涂層使PDMS親水性維持30天以上,滿足長期細胞培養(yǎng)需求。目前,該產(chǎn)線已為多家IVD企業(yè)提供核酸快檢芯片,30分鐘出結(jié)果,靈敏度達99%,成為基層醫(yī)療的可靠工具。
微流控芯片的硅質(zhì)材料加工工藝:是在硅材料的加工中,光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術是2種常規(guī)工藝。由于硅材料具有良好的光潔度和很成熟的加工工藝,主要用于加工微泵、微閥等液流驅(qū)動和控制器件,或者在熱壓法和模塑法中作為高分子聚合物材料加工的陽模。光刻是用光膠、掩模和紫外光進行微制造。光刻和濕法蝕刻技術通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕3個工序組成。在薄膜表面用甩膠機均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉(zhuǎn)移到光膠層上,此步驟首先在基片上覆蓋一層薄膜,為光刻。再將光刻上的圖像,轉(zhuǎn)移到薄膜,并在基片上加工一定深度的微結(jié)構(gòu),此步驟完成了蝕刻。深硅刻蝕實現(xiàn) 500μm 以上深度微流道,適用于高壓流體控制與微反應器。
微流控芯片,這個會通過檢測血清中infection疾病的特異性抗體,有助于調(diào)查人群中疾病流行情況、監(jiān)測疾病的傳播的情況,并確定infected患者。研究人員開發(fā)一種高通量的微流控熒光免疫芯片,可以同時檢測50份血清樣本中多種COVID 19抗體,在COVID 19的前兩周內(nèi),該方法的敏感度為95%、特異度為91%,對有癥狀患者,確診率為100%。Dixon等推出一款用于檢測風疹病毒IgG的數(shù)字微流控診斷平臺,無需樣品預處理且所有后續(xù)步驟都由平臺自動進行。微流控芯片通過設計可以呈現(xiàn)多流道的形式。廣東微流控芯片批量定制
MEMS 工藝實現(xiàn)超薄柔性生物電極定制,用于腦機接口電刺激與電信號記錄。中國香港微流控芯片功能
玻璃基微流控芯片的精密刻蝕與鍵合工藝:玻璃因其高透光性、化學穩(wěn)定性及表面平整性,成為光學檢測類微流控芯片的理想材料。公司采用濕法刻蝕與干法刻蝕結(jié)合工藝,在玻璃基板上實現(xiàn)1-200μm深度的微流道加工,配合雙面光刻對準技術,確保流道結(jié)構(gòu)的三維高精度匹配??涛g后的玻璃芯片通過高溫鍵合(300-450℃)或陽極鍵合實現(xiàn)密封,鍵合強度可達5MPa以上,耐受高壓流體傳輸(如100kPa壓力下無泄漏)。典型應用包括熒光顯微成像芯片、拉曼光譜檢測芯片,其光滑的玻璃表面可直接進行生物分子修飾,用于DNA雜交、蛋白質(zhì)吸附等反應。公司在玻璃芯片加工中攻克了大尺寸基板(如4英寸晶圓)的均勻刻蝕難題,通過優(yōu)化刻蝕液配比與等離子體參數(shù),將流道深度誤差控制在±2%以內(nèi),滿足前端科研與工業(yè)檢測對芯片一致性的嚴苛要求。中國香港微流控芯片功能