美國圣母大學(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學家和免疫檢測professor合作研究,提高了微流控分析設備檢測細胞和生物分子的速度和靈敏性。同時,Chang對交流電動電學進行了改善,因為他認為交流電(AC)可作為選擇平臺,驅動流體通過用于醫學和研究的微流控分析儀。微流控分析儀的驅動機制是常規的直流電動電學,但是使用時容易產生氣泡并引起物質在電極發生化學反應的缺點限制了直流電的應用,此外,為保證其對流量的精確控制,直流電極必須放置在儲液池中,不能直接連接在電路中。微流控分為被動式微流控和主動式微流控。山西微流控芯片是什么
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。為盡可能減少驅動泵等輔助設備以使系統小型化,Mauk等研究人員結合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結構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流體驅動。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。MEMS微流控芯片按需定制利用微流控芯片對糖尿病做檢測。
微流控芯片的組成:微流控芯片由主體芯片、流體控制模塊、信號采集模塊和外部控制模塊組成。主體芯片是一個微通道網絡,由微流道、微閥門、微泵等構成;流體控制模塊負責流體的輸入、輸出和控制;信號采集模塊用于采集傳感器的信號;外部控制模塊用于控制芯片的操作。微流控芯片的特點:尺寸小:微流控芯片的尺寸通常為毫米級或更小,體積小巧,便于集成和攜帶。快速高效:微流控芯片能夠實現快速混合、傳輸和分離微流體,反應速度快,效率高。靈活可控:微流控芯片可以通過控制微閥門、微泵等實現對微流體的精確控制和調節。低成本:與傳統的實驗室設備相比,微流控芯片具有成本低廉的優勢,節省了實驗室的成本和資源。
心臟組織微流控芯片(HoC)是一種先進的OoC,它模仿了服用劑型或特定藥物分子后人類心臟的整體生理學。使用該芯片已經觀察到一些不良反應。Mathur等人在2015年證明了動物試驗不足以估計測試藥物分子相對于人體的確切藥代動力學和藥效學。為此,微流控芯片技術在心血管疾病研究,心血管相關藥物開發,心臟毒性分析以及心臟組織再生研究中起著至關重要的作用。Sidorov等人于2016年創建了一個I-wired HoC。他們檢測到心肌收縮,這是通過倒置光學顯微鏡測量的。此外,工程化的3D心臟組織構建體(ECTC)現在能夠在正常和患病條件下復制心臟組織的復雜生理學。圖1C顯示了心臟組織微流控芯片的示意圖,其中上層由心臟上皮細胞組成,下層由心臟內皮細胞組成。兩層都被多孔膜隔開。它還包括有助于抽血的真空室。微流控芯片技術用于單細胞分析。
apparatus微流控芯片(OoC):OoC是一種微工程3D體外組織模型,其中微區室通過幾個微流控通道連接。它有助于復制任何apparatus的生理環境。此外,它也可用于生化分析。在藥物發現過程中,重要的是在進行臨床試驗之前預測任何藥物的作用。這一步通常既費時又昂貴。相反,OoC使用微制造技術以簡化模擬apparatus的整個生理部分。它通過減少臨床前測試和人體試驗之間的差距來降低成本并提高吞吐量。Franzen等人對此進行了處理,估計每種新藥的研發成本下降了10-26%,因此顯示出積極的成本影響。肺組織微流控芯片的應用。中國香港微流控芯片的制作
微流控芯片的瓶頸和難題是什么?山西微流控芯片是什么
對于微流控芯片,必須將材料從微通道中放入和取出,還要從納升級流量的流體中獲得可靠信號。一些研究者建議將微流控技術與“中等流體”結合,——以小型化的方式附加到中等尺寸的設備中,可以濃縮樣品,易于檢測。生物學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發可以將樣品直接從微孔板裝載至芯片的系統,但這種操作很具挑戰性。美國Corning公司Po Ki Yuen博士認為,要說服生產商將生產技術轉移到一個還未證明可以縮減成本的完全不同的平臺,是極其困難的。山西微流控芯片是什么