生物傳感芯片與任何遠(yuǎn)程的東西交互存在一定問(wèn)題,更不用說(shuō)將具有全功能樣品前處理、檢測(cè)和微流控技術(shù)都集成在同一基質(zhì)中。由于微流控技術(shù)的微小通道及其所需部件,在設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的噴射問(wèn)題,與大尺度的液相色譜相比,更加困難。上世紀(jì)80年代末至90年代末,尤其是在研究生物芯片襯底的材料科學(xué)和微通道的流體移動(dòng)技術(shù)得到發(fā)展后,微流控技術(shù)也取得了較大的進(jìn)步。為適應(yīng)時(shí)代的需求,現(xiàn)今的研究集中在集成方面,特別是生物傳感器的研究,開(kāi)發(fā)制造具有很強(qiáng)運(yùn)行能力的多功能芯片。POCT 微流控芯片通過(guò)集成設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)無(wú)泵閥自動(dòng)化樣本處理與快速檢測(cè)。福建微流控芯片品牌
腎臟組織微流控器官芯片(KoC):傳統(tǒng)方法或常規(guī)方法的局限性,例如細(xì)胞功能和生理學(xué)的變化或不適當(dāng),使得腎單位的病理生理學(xué)研究不準(zhǔn)確且容易出錯(cuò)。相比之下,與微流控技術(shù)的集成已被證明可以產(chǎn)生更好和更精確的結(jié)果。KoC基本上是通過(guò)將腎小管細(xì)胞與微流控芯片技術(shù)相結(jié)合來(lái)制備的。它主要用于評(píng)估腎毒性。在臨床前階段能篩查出2%的失敗藥物,利用微流控技術(shù)能在臨床階段后檢測(cè)出約20%的失敗藥物。這證明了使用KoC在單個(gè)微型芯片上研究人類(lèi)腎單位的合理性。重慶微流控芯片之PI柔性器件深度解析微流控芯片技術(shù)。
美國(guó)圣母大學(xué)(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學(xué)家和免疫檢測(cè)professor合作研究,提高了微流控分析設(shè)備檢測(cè)細(xì)胞和生物分子的速度和靈敏性。同時(shí),Chang對(duì)交流電動(dòng)電學(xué)進(jìn)行了改善,因?yàn)樗J(rèn)為交流電(AC)可作為選擇平臺(tái),驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)用于醫(yī)學(xué)和研究的微流控分析儀。微流控分析儀的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是常規(guī)的直流電動(dòng)電學(xué),但是使用時(shí)容易產(chǎn)生氣泡并引起物質(zhì)在電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)限制了直流電的應(yīng)用,此外,為保證其對(duì)流量的精確控制,直流電極必須放置在儲(chǔ)液池中,不能直接連接在電路中。
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統(tǒng)模仿人類(lèi)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(lèi)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(guò)對(duì)齊兩個(gè)微通道(上部和下部)來(lái)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(guò)基于MEMS的微納米制造工藝制作的模板翻模制備而來(lái),且PDMS層由涂有ECM的多孔柔性膜隔開(kāi)。如圖所示,該裝置被模仿人類(lèi)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(lèi)腸道在某些特定因素下的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng),即流體流速。硅基微流道鍵合微電極,為神經(jīng)調(diào)控芯片提供穩(wěn)定信號(hào)傳輸與生物相容性。
微流控芯片鍵合工藝的密封性與可靠性優(yōu)化:鍵合工藝是微流控芯片封裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié),公司針對(duì)不同材料組合開(kāi)發(fā)了多元化鍵合技術(shù)。對(duì)于PDMS軟芯片,采用氧等離子體活化鍵合,鍵合強(qiáng)度可達(dá)20kPa,滿足低壓流體(<50kPa)長(zhǎng)期穩(wěn)定傳輸;硬質(zhì)塑料芯片通過(guò)熱壓鍵合(溫度80-150℃,壓力5-10MPa)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,適用于高壓流路(如200kPa以上);玻璃與硅片的陽(yáng)極鍵合(電壓500-1000V,溫度300℃)則形成化學(xué)共價(jià)鍵,鍵合界面缺陷率<0.1%。鍵合前通過(guò)激光微加工去除流道邊緣毛刺,配合機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(精度±2μm),確保多層結(jié)構(gòu)的精細(xì)對(duì)位。密封性能檢測(cè)采用壓力衰減法(分辨率0.1kPa)與熒光滲漏成像,確保芯片在復(fù)雜工況下無(wú)泄漏。該技術(shù)體系保障了微流控芯片從實(shí)驗(yàn)室原型到工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的可靠性跨越,廣泛應(yīng)用于體外診斷、生物制藥等對(duì)密封性要求極高的領(lǐng)域。微流控芯片的前景是什么?微流控芯片的微納米加工
微流控芯片技術(shù)用于藥物篩選。福建微流控芯片品牌
心臟組織微流控芯片(HoC)是一種先進(jìn)的OoC,它模仿了服用劑型或特定藥物分子后人類(lèi)心臟的整體生理學(xué)。使用該芯片已經(jīng)觀察到一些不良反應(yīng)。Mathur等人在2015年證明了動(dòng)物試驗(yàn)不足以估計(jì)測(cè)試藥物分子相對(duì)于人體的確切藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)。為此,微流控芯片技術(shù)在心血管疾病研究,心血管相關(guān)藥物開(kāi)發(fā),心臟毒性分析以及心臟組織再生研究中起著至關(guān)重要的作用。Sidorov等人于2016年創(chuàng)建了一個(gè)I-wired HoC。他們檢測(cè)到心肌收縮,這是通過(guò)倒置光學(xué)顯微鏡測(cè)量的。此外,工程化的3D心臟組織構(gòu)建體(ECTC)現(xiàn)在能夠在正常和患病條件下復(fù)制心臟組織的復(fù)雜生理學(xué)。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(xì)胞組成,下層由心臟內(nèi)皮細(xì)胞組成。兩層都被多孔膜隔開(kāi)。它還包括有助于抽血的真空室。福建微流控芯片品牌