中國(guó)香港微流控芯片 產(chǎn)業(yè)化

基于微流控芯片的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)（PCR）更進(jìn)一步的產(chǎn)品是可集成樣品前處理的基因鑒定方法之一。由于具有高度重復(fù)和低消耗樣品或試劑的特性，這種自動(dòng)化和半自動(dòng)化的微流控芯片在早期的藥物研發(fā)中，得到了廣泛應(yīng)用。Caliper的商業(yè)模式是將芯片看作是與昂貴的電子學(xué)和光學(xué)儀器相連接的一個(gè)消費(fèi)品，目前，已被許多公司采用。每個(gè)芯片完成一天的實(shí)驗(yàn)運(yùn)作的成本費(fèi)用大概是5美元，而高通量的應(yīng)用成本是幾百到幾千美元，但預(yù)計(jì)可以重復(fù)循環(huán)使用幾百或幾千次，以一次分析包括時(shí)間和試劑的成本計(jì)算在內(nèi)，芯片的成本與一般實(shí)驗(yàn)室分析成本相當(dāng)。微流控芯片通過設(shè)計(jì)可以呈現(xiàn)多流道的形式。中國(guó)香港微流控芯片 產(chǎn)業(yè)化

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(yíng)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(dāng)人類GoC被腸道微生物群落占據(jù)時(shí)腸道的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)齊兩個(gè)微通道（上部和下部）來設(shè)計(jì)微型器件，該微通道雕刻在PDMS層上，該P(yáng)DMS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(xì)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(dòng)運(yùn)動(dòng)，即流體流速。廣東微流控芯片品牌多樣化微流控芯片加工案例覆蓋數(shù)字 PCR、單分子檢測(cè)、POCT 等多個(gè)領(lǐng)域。

數(shù)十微米級(jí)微流控芯片的多樣化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造：針對(duì)10-100μm尺度的微流控芯片需求，公司提供包括蛇形流道、梯度混合腔、閥門陣列等多樣化結(jié)構(gòu)的定制加工。顯微鏡下可見的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，通過光刻膠模塑、熱壓成型及激光切割等工藝實(shí)現(xiàn)，適用于細(xì)胞培養(yǎng)、酶聯(lián)免疫反應(yīng)（ELISA）及微化學(xué)反應(yīng)等場(chǎng)景。以數(shù)字PCR芯片為例，50μm直徑的微腔陣列可將反應(yīng)體系分割成數(shù)萬**單元，結(jié)合熒光檢測(cè)實(shí)現(xiàn)核酸分子的定量，檢測(cè)通量較傳統(tǒng)方法提升50%。公司在該尺度加工中注重流道流體動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬流道阻力與混合效率，確保芯片內(nèi)試劑傳輸?shù)木鶆蛐耘c反應(yīng)可控性。同時(shí)，針對(duì)硬質(zhì)塑料與PDMS材料特性，開發(fā)了高精度對(duì)準(zhǔn)鍵合技術(shù)，解決了多材料復(fù)合芯片的密封與集成難題，廣泛應(yīng)用于體外診斷試劑盒與便攜式檢測(cè)設(shè)備。

Lee等人先前解釋說，與2D模型相比，微流控3D技術(shù)中腎單位的藥效學(xué)和病理生理學(xué)反應(yīng)更為實(shí)用。KoC已被開發(fā)并證明可顯示出更好的藥物腎毒性體內(nèi)后果，該系統(tǒng)已被進(jìn)一步用于確定各種藥物誘導(dǎo)的生物反應(yīng)。此外，它還有助于培養(yǎng)近端小管，用于觀察預(yù)測(cè)藥物誘導(dǎo)的腎損傷（DIKI）和藥物相互作用的生物標(biāo)志物。腎臟器官芯片模型的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)基本上由兩層組成。上層包含近端小管上皮細(xì)胞，下層包含內(nèi)皮細(xì)胞。如圖1D所示，位于中間的多孔膜將兩層分開。支持 0.5-5μm 微米級(jí)尺度微流控芯片加工，滿足單分子檢測(cè)等高精需求。

微流體的操控的難題：自動(dòng)精確地操控液體流動(dòng)是微流控免疫芯片的主要挑戰(zhàn)之一。目前通常依賴復(fù)雜的通道、閥門、泵、混合器等，通過控制閥門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)多步驟反應(yīng)有序進(jìn)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(shè)備，從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動(dòng)化。為盡可能減少驅(qū)動(dòng)泵等輔助設(shè)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(shí)現(xiàn)流體驅(qū)動(dòng)。此外研究人員還嘗試通過復(fù)雜的多層設(shè)計(jì)，更利于控制試劑加載、液體流動(dòng)，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(shè)備，每一層都有其特定功能，如加載孔、儲(chǔ)液池、反應(yīng)腔等，盡可能避免降低敏感性。微流控分為被動(dòng)式微流控和主動(dòng)式微流控。中國(guó)香港微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀

微流控芯片的發(fā)展歷史。中國(guó)香港微流控芯片 產(chǎn)業(yè)化

L-Series包括嚴(yán)格的機(jī)械平臺(tái)，集成了顯微鏡技術(shù)、微定位和計(jì)量學(xué)等方法?？蓱?yīng)用于芯片電場(chǎng)的微型電位計(jì)（Microport）也作為其開發(fā)的副產(chǎn)品。L-Series致力于真正的解決微流控設(shè)備開發(fā)者所遇到的難題：構(gòu)造芯片系統(tǒng)和提供實(shí)用程序，Sartor說：“若是將襯質(zhì)和芯片粘合在一起，需要經(jīng)過長(zhǎng)期的多次測(cè)試，”設(shè)計(jì)者若想改變流體通道，必須從頭開始。L-Series檢測(cè)組使內(nèi)聯(lián)測(cè)試和假設(shè)分析實(shí)驗(yàn)變得更簡(jiǎn)單，測(cè)試一個(gè)新設(shè)計(jì)只要交換芯片即可。當(dāng)前，L-Series設(shè)備只能在手動(dòng)模式下運(yùn)行，一次一個(gè)芯片，但是Cascade 正在考慮開發(fā)可平行操作多個(gè)芯片的設(shè)備。中國(guó)香港微流控芯片 產(chǎn)業(yè)化