微流控分析芯片當初只是作為納米技術的一個補充,在經歷了大肆宣傳及冷落的不同時期后,卻實現了商業化生產。微流控分析芯片在美國被稱為“芯片實驗室”(lab-on-a-chip),在歐洲被稱為“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),隨著材料科學、微納米加工技術(MEMS)和微電子學所取得的突破性進展,微流控芯片也得到了迅速發展,但還是遠不及“摩爾定律”所預測的半導體發展速度。現在阻礙微流控技術發展的瓶頸仍然是早期限制其發展的制造加工和應用方面的問題。腸道微流控芯片的應用。湖北微流控芯片設計
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統模仿人類腸道的生理學。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營養物質的吸收、腸神經的調節、體內廢物的排泄、以及伴隨微生物共生體的人體腸道的病理生理學。GoC模型主要用于精確復制具有所需微流控參數的腸道體內環境。Kim等人研究了當人類GoC被腸道微生物群落占據時腸道的蠕動運動。通過對齊兩個微通道(上部和下部)來設計微型器件,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的人腸上皮細胞包裹。這樣的系統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。重慶pdms微流控芯片微流控芯片技術用于單細胞分析。
微流控芯片的常見故障及預防措施:泄漏:微流控芯片中的微通道和閥門等部件容易發生泄漏,應注意密封性和連接的可靠性。堵塞:微流控芯片中的微通道可能會因為微粒或氣泡的堵塞而導致流體無法正常流動,應注意樣品的凈化和操作的規范性。漂移:由于溫度、壓力等原因,微流控芯片中的流體可能會發生漂移,影響實驗結果,應注意溫度和壓力的控制。綜上所述,微流控芯片是一種利用微尺度通道和微流控技術進行流體控制的集成芯片,具有體積小、快速、高效、靈活、低成本等特點。它由主體生物傳感芯片、流體控制模塊、信號采集模塊和外部控制模塊組成,通過控制微閥門、微泵等實現對微流體的精確控制和調節。微流控芯片根據不同的應用領域和功能可分為生物傳感芯片、化學芯片和環境芯片等。在使用微流控芯片時,應注意防止泄漏、堵塞和漂移等常見故障,確保實驗結果的準確性和可靠性。
利用微流控芯片對tumour標志物檢測:通過檢測tumour特異性生物標志物含量可以在早期得知患病信息,也可用于監測抗tumour藥物治療效果。在tumour檢測領域,Regiart等研制一種用于tumour生物標志物檢測的超敏感便攜式微流控設備,總檢測時間只需20 min,具有穩定性高、攜帶方便、敏感性高等優點。由于tumour的分子機制復雜,不能依靠單一生物標志物來診斷,同時測定一組生物標志物可顯著提高診斷的特異性和準確性。Jones等人設計了一款可同時檢測8種標志物的微流控免疫芯片,用于診斷前列腺cancer并區分是否具有侵襲性,以減少患者不必要的活檢和手術。單分子免疫微流控生物芯片是微流控技術在超高靈敏度生物檢測領域的一大應用。
利用微流控芯片做infection疾病抗原和抗體檢測:由病原體引起的infection疾病是一個嚴重的全球公共衛生問題,部分infection疾病具有高傳染性,因此理想的檢測應該具有即時性,使得患者在檢測現場得以確診并接受cure,防止傳染病大規模傳播和暴發。目前一些微流控芯片已經被成功地用于識別病原體分子標志物和infection診斷。Pham等利用金屬納米粒子的信號放大作用,開發一款高敏感性快速檢測瘧疾抗原的微流控芯片,其敏感性接近臨床常規檢測方式。利用微流控芯片高通量性質等,設計的微流控芯片可對多種病毒同時檢測,節省傳染性疾病初始篩查時間并降低成本,此芯片還通過檢測每種病毒的多種抗原來提高檢測敏感性和特異性。在微流控芯片上檢測所需要被檢測的樣本量體積往往只需要微升級別。陜西微流控芯片pcr
利用微流控芯片對糖尿病做檢測。湖北微流控芯片設計
特定設計芯片的批量生產也降低了其成本。Caliper的旗艦產品是LabChip 3000新藥研發系統,其微流體成分分析可以達到10萬個樣品,還有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 電泳系統。據Caliper宣稱,75 %的主要制藥和生物技術公司都在使用LabChip 3000系統。美國加州的安捷倫科技公司曾與Caliper科技公司簽署正式合作協議,該項合作于1998年開始,安捷倫作為一個儀器生產商的實力,結合其在噴墨墨盒的經驗,在微流控技術尚未成熟時,就對微流體市場做出了獨特的預見,除了采用MEMS微納米加工技術外,采用噴墨打印是目前為止微流控技術應用很多的產品路徑之一。湖北微流控芯片設計