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)。微流控芯片的主流加工方法。青海微流控芯片批量定制
微流控芯片的原理:微流控芯片基于微流體力學(xué)原理,通過對(duì)微尺度通道內(nèi)流體的操控,實(shí)現(xiàn)對(duì)微小流體的混合、分離、傳輸和操控。微流控芯片的操作通常通過控制微閥門、微泵等來調(diào)節(jié)流體的壓力、流速和流量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的控制。
微流控芯片的分類:微流控芯片可以根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和功能進(jìn)行分類,常見的分類包括:生物傳感芯片-用于生物醫(yī)學(xué)研究、生物分析和生物檢測等領(lǐng)域,如細(xì)胞培養(yǎng)芯片、DNA分析芯片等。化學(xué)芯片:用于化學(xué)分析、化學(xué)合成和藥物篩選等領(lǐng)域,如微反應(yīng)器芯片、分析芯片等。環(huán)境芯片:用于環(huán)境監(jiān)測和污染物檢測等領(lǐng)域,如水質(zhì)監(jiān)測芯片、氣體傳感器芯片等。 云南微流控芯片設(shè)計(jì)梯度涂層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)微流控芯片內(nèi)細(xì)胞定向遷移,用于一些研究。
單分子檢測用PDMS芯片的超凈加工與表面修飾:單分子檢測對(duì)芯片表面潔凈度與非特異性吸附控制要求極高,公司建立了萬級(jí)潔凈車間環(huán)境下的PDMS芯片超凈加工流程。從硅模清洗(采用氧等離子體處理去除有機(jī)殘留)到PDMS預(yù)聚體真空脫氣(真空度<10Pa),每個(gè)環(huán)節(jié)均嚴(yán)格控制顆粒污染,確保芯片表面顆粒雜質(zhì)<5μm的數(shù)量<5個(gè)/cm2。表面修飾采用硅烷化試劑(如APTES)與親水性聚合物(如PEG)層層自組裝,將蛋白吸附量降低至<1ng/cm2,滿足單分子熒光成像對(duì)背景噪聲的嚴(yán)苛要求。典型產(chǎn)品單分子免疫芯片可檢測低至10pM濃度的生物標(biāo)志物,較傳統(tǒng)ELISA靈敏度提升100倍。公司還開發(fā)了芯片表面功能化定制服務(wù),根據(jù)客戶需求接枝抗體、DNA探針等生物分子,實(shí)現(xiàn)“即買即用”的檢測芯片解決方案,加速單分子檢測技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化。
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開發(fā)的激光控制閥門。澳大利亞墨爾本蒙納士大學(xué)的研究者正在開發(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)沒有必要采用這類高新技術(shù),利用簡單的毛細(xì)管效應(yīng)就可以驅(qū)動(dòng)流體通過微通道。POCT 微流控芯片通過集成設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)無泵閥自動(dòng)化樣本處理與快速檢測。
微流控芯片與傳感器集成的模塊化加工方案:為滿足“芯片即實(shí)驗(yàn)室”的集成化需求,公司提供微流控芯片與傳感器的模塊化加工服務(wù),實(shí)現(xiàn)流體控制與信號(hào)檢測的一體化設(shè)計(jì)。在生物傳感芯片中,微流道下游集成電化學(xué)傳感器(如碳電極陣列)或光學(xué)傳感器(如熒光檢測窗口),通過微閥控制實(shí)現(xiàn)樣品進(jìn)樣、清洗及信號(hào)讀取的自動(dòng)化。例如,POCT血糖儀芯片將血樣引入微流道后,通過酶電極實(shí)時(shí)檢測葡萄糖氧化反應(yīng)電流,整個(gè)過程在30秒內(nèi)完成,檢測精度與傳統(tǒng)血糖儀一致,但體積縮小80%。加工過程中,公司解決了傳感器與流道的密封兼容性問題,采用激光焊接與導(dǎo)電膠鍵合技術(shù),確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定性與流體零泄漏。該模塊化方案支持定制化功能組合,適用于食品安全快速篩查等便攜式設(shè)備,為現(xiàn)場即時(shí)檢測(POCT)提供了高效集成平臺(tái)。干濕結(jié)合刻蝕技術(shù)制備納米級(jí)微針,可用于組織液提取與電化學(xué)檢測器件。遼寧微流控芯片服務(wù)
利用微流控芯片對(duì)糖尿病做檢測。青海微流控芯片批量定制
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。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(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(dòng)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。青海微流控芯片批量定制