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(jī)械強(qiáng)度與加工精度優(yōu)勢(shì)。公司利用深硅刻蝕(DRIE)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高深寬比(>20:1)微流道加工,深度可達(dá)500μm以上,適用于高壓流體控制、微反應(yīng)器等場(chǎng)景。硅片表面通過(guò)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(shí)驗(yàn)室”(Lab-on-a-Chip)系統(tǒng)。例如,在腦機(jī)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(jì),實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)信號(hào)記錄與藥物微灌注的同步功能,其生物相容性通過(guò)表面PEG涂層優(yōu)化,可長(zhǎng)期植入體內(nèi)穩(wěn)定工作。公司還開(kāi)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(wèn)題,推動(dòng)硅基微流控芯片在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的跨學(xué)科應(yīng)用。MEMS 工藝實(shí)現(xiàn)超薄柔性生物電極定制,用于腦機(jī)接口電刺激與電信號(hào)記錄。四川微流控芯片控制系統(tǒng)
對(duì)于微流控芯片,必須將材料從微通道中放入和取出,還要從納升級(jí)流量的流體中獲得可靠信號(hào)。一些研究者建議將微流控技術(shù)與“中等流體”結(jié)合,——以小型化的方式附加到中等尺寸的設(shè)備中,可以濃縮樣品,易于檢測(cè)。生物學(xué)家還受他們所使用微孔板的幾何限制。Caliper和其他的一些公司正在開(kāi)發(fā)可以將樣品直接從微孔板裝載至芯片的系統(tǒng),但這種操作很具挑戰(zhàn)性。美國(guó)Corning公司Po Ki Yuen博士認(rèn)為,要說(shuō)服生產(chǎn)商將生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)移到一個(gè)還未證明可以縮減成本的完全不同的平臺(tái),是極其困難的。遼寧微流控芯片夾具玻璃基微流控芯片經(jīng)精密刻蝕與鍵合,確保高透光性與化學(xué)穩(wěn)定性。
安捷倫在微流控技術(shù)平臺(tái)上的三個(gè)主要產(chǎn)品是Agilent 2100、 Bioanalyzer/5100、 Automated Lab-on-a-Chip (后有斯坦福大學(xué)Stephen Quake研究小組開(kāi)發(fā)的微流體控制因素大規(guī)模地綜合應(yīng)用和瑞士Spinx Technologies開(kāi)發(fā)的激光控制閥門(mén)。澳大利亞墨爾本蒙納士大學(xué)的研究者正在開(kāi)發(fā)可在微通道內(nèi)吸取、混合和濃縮分析樣品的等離子體偏振方法。等離子體不接觸工作流體便可產(chǎn)生“推力”,具有維持流體穩(wěn)定流動(dòng),對(duì)電解質(zhì)溶液不敏感也不受其污染的優(yōu)點(diǎn)。瑞士蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)的David Juncker認(rèn)為,流體的驅(qū)動(dòng)沒(méi)有必要采用這類(lèi)高新技術(shù),利用簡(jiǎn)單的毛細(xì)管效應(yīng)就可以驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)微通道。
安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經(jīng)驗(yàn),并將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到了微流體技術(shù)開(kāi)發(fā)上。微流體和生物傳感器的項(xiàng)目經(jīng)理Kevin Killeen博士在接受采訪時(shí)說(shuō),安捷倫的目標(biāo)是為終端使用者解除負(fù)擔(dān),“由適宜的儀器產(chǎn)品組裝成的系統(tǒng)可以讓非專(zhuān)業(yè)人士操縱專(zhuān)業(yè)設(shè)備”。微流體技術(shù)也需要適時(shí)表現(xiàn)出其自身的實(shí)用性和可靠性,例如,納米級(jí)電噴霧質(zhì)譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬,Killeen補(bǔ)充道:“對(duì)于生物學(xué)家來(lái)說(shuō),微流控技術(shù)的價(jià)值就在于此。”微流控芯片技術(shù)用于液體活檢。
微米級(jí)尺度微流控芯片的精密加工與應(yīng)用:在0.5-5μm微米級(jí)尺度微流控芯片加工領(lǐng)域,公司依托MEMS光刻、深硅刻蝕及納米壓印等技術(shù),實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)精度的微流道、微孔陣列及三維結(jié)構(gòu)制造。電鏡下可見(jiàn)的精細(xì)流道網(wǎng)絡(luò),其寬度誤差可控制在±50nm以?xún)?nèi),適用于單分子檢測(cè)、液滴生成等超高精度場(chǎng)景。例如,在單分子免疫檢測(cè)芯片中,微米級(jí)微孔陣列可實(shí)現(xiàn)單個(gè)生物分子的捕獲與熒光信號(hào)放大,檢測(cè)靈敏度較傳統(tǒng)方法提升10倍以上。該尺度芯片的加工難點(diǎn)在于材料刻蝕均勻性與表面粗糙度控制,公司通過(guò)干濕結(jié)合刻蝕工藝與表面化學(xué)修飾技術(shù),解決了高深寬比結(jié)構(gòu)(如10:1以上)的加工瓶頸,成功應(yīng)用于外泌體分選、循環(huán)腫瘤細(xì)胞捕獲等前沿生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,為精細(xì)醫(yī)療提供器件支撐。顯微鏡與電鏡測(cè)量確保微流道精度,支撐高精度生物芯片開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。吉林微流控芯片批量定制
微流控芯片的基本實(shí)現(xiàn)方式有:MEMS微納米加工技術(shù)、光刻、飛秒激光直寫(xiě)、LIGA、注塑、刻蝕等等;四川微流控芯片控制系統(tǒng)
微針電極與組織液提取芯片的創(chuàng)新加工技術(shù):微針電極作為生物檢測(cè)與給藥的前沿器件,需兼顧機(jī)械強(qiáng)度與生物相容性。公司采用干濕結(jié)合刻蝕工藝,在硅或硬質(zhì)塑料基板上制備直徑10-100μm、高度500-1000μm的微針陣列,針尖曲率半徑控制在5μm以?xún)?nèi),確保穿刺過(guò)程的低創(chuàng)傷性。針對(duì)類(lèi)***電生理記錄需求,開(kāi)發(fā)了“觸凸”電極結(jié)構(gòu),在微針頂端集成納米級(jí)金屬電極(如金/鉑薄膜),實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞電信號(hào)的高靈敏度捕獲。同時(shí),微針陣列可用于組織液提取,通過(guò)中空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與毛細(xì)作用,在30秒內(nèi)完成微升量級(jí)體液采集,避免傳統(tǒng)**的痛苦與***風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)結(jié)合表面親疏水修飾,解決了微針堵塞與生物污染問(wèn)題,已應(yīng)用于連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)芯片與藥物透皮遞送系統(tǒng),為可穿戴醫(yī)療設(shè)備提供**組件支持。四川微流控芯片控制系統(tǒng)