在過去的30年中,微流控芯片已經(jīng)成為cancer therapy領(lǐng)域診斷和cure的重要工具。可以在微流控芯片上進(jìn)行各種類型的細(xì)胞和組織培養(yǎng),包括2D細(xì)胞培養(yǎng)、3D細(xì)胞培養(yǎng)和組織類apparatus培養(yǎng)。患者來源的cancer和組織以可見、可控和高通量的方式在微流控芯片上培養(yǎng),這推進(jìn)了個性化醫(yī)療的過程。此外,由于可定制的性質(zhì),微流控芯片的功能正在擴(kuò)展。此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它是較為方便快捷的,因為它能夠處理少量樣品,例如來自患者活組織檢查的細(xì)胞,提供高水平的自動化,并允許建立用于cancer研究的復(fù)雜模型。在開發(fā)用于cure診斷用途的微流控芯片方面做出了各種努力。微流控技術(shù)能夠把樣本檢測整個過程集中在幾厘米的芯片上。采用MEMS加工的微流控芯片市場
玻璃基微流控芯片的精密刻蝕與鍵合工藝:玻璃因其高透光性、化學(xué)穩(wěn)定性及表面平整性,成為光學(xué)檢測類微流控芯片的理想材料。公司采用濕法刻蝕與干法刻蝕結(jié)合工藝,在玻璃基板上實現(xiàn)1-200μm深度的微流道加工,配合雙面光刻對準(zhǔn)技術(shù),確保流道結(jié)構(gòu)的三維高精度匹配。刻蝕后的玻璃芯片通過高溫鍵合(300-450℃)或陽極鍵合實現(xiàn)密封,鍵合強度可達(dá)5MPa以上,耐受高壓流體傳輸(如100kPa壓力下無泄漏)。典型應(yīng)用包括熒光顯微成像芯片、拉曼光譜檢測芯片,其光滑的玻璃表面可直接進(jìn)行生物分子修飾,用于DNA雜交、蛋白質(zhì)吸附等反應(yīng)。公司在玻璃芯片加工中攻克了大尺寸基板(如4英寸晶圓)的均勻刻蝕難題,通過優(yōu)化刻蝕液配比與等離子體參數(shù),將流道深度誤差控制在±2%以內(nèi),滿足前端科研與工業(yè)檢測對芯片一致性的嚴(yán)苛要求。湖南微流控芯片 公司表面親疏水涂層調(diào)控接觸角,優(yōu)化微流道內(nèi)流體傳輸與反應(yīng)效率。
微流控芯片小批量生產(chǎn)的成本優(yōu)化策略:針對研發(fā)階段與中小批量訂單需求,公司構(gòu)建了“快速原型-工藝優(yōu)化-小批量試產(chǎn)”的全流程成本控制體系。在快速原型階段,采用3D打印硅模(成本較傳統(tǒng)光刻降低60%)與手工鍵合,7個工作日內(nèi)交付首版樣品;工藝優(yōu)化階段通過DOE(實驗設(shè)計)篩選比較好加工參數(shù),將材料利用率提升至90%以上;小批量生產(chǎn)(100-10,000片)時,利用共享模具與標(biāo)準(zhǔn)化封裝流程,較傳統(tǒng)批量工藝降低40%的單芯片成本。例如,某科研團(tuán)隊定制的500片細(xì)胞分選芯片,通過該策略將單價控制在大規(guī)模量產(chǎn)的70%,同時保持±1%的流道尺寸精度。公司還提供階梯式定價與工藝路線建議,幫助客戶在保證性能的前提下實現(xiàn)成本比較好化,尤其適合初創(chuàng)企業(yè)與高校科研項目的器件開發(fā)需求。
微流控芯片反應(yīng)信號的收集和分析的難題:由于反應(yīng)體系較小,故而只產(chǎn)生較低的信號強度,如何收集并分析芯片中產(chǎn)生的信號,是微流控芯片研究的另一項重點,因此,微流控芯片大多需要龐大的信號讀取和分析設(shè)備。近年來便攜性、自動化、敏感的新型微流控芯片讀取設(shè)備受到科研人員關(guān)注。Hu等設(shè)計和制造的自動化微流控芯片檢測儀器,體積小,功能完善,能夠自動連接微流控芯片壓力出口和蠕動泵的負(fù)壓連接器,精確地操控微量液體,并通過內(nèi)置檢測和分析模塊,實現(xiàn)自動化、可重復(fù)的快速免疫分析。此外一些團(tuán)隊已設(shè)計出體積更小的手持式設(shè)備用于定量測量反應(yīng)信號微流控芯片的用途有什么?單分子免疫微流體生物傳感芯片是微流控技術(shù)在超高靈敏度生物檢測領(lǐng)域的一大應(yīng)用。
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(zhàn)之一。目前通常依賴復(fù)雜的通道、閥門、泵、混合器等,通過控制閥門的開關(guān)實現(xiàn)多步驟反應(yīng)有序進(jìn)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(shè)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(qū)動泵等輔助設(shè)備以使系統(tǒng)小型化,Mauk等研究人員結(jié)合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結(jié)構(gòu)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(xiàn)流體驅(qū)動。此外研究人員還嘗試通過復(fù)雜的多層設(shè)計,更利于控制試劑加載、液體流動,如Furutani等人開發(fā)了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤形微流控設(shè)備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲液池、反應(yīng)腔等,盡可能避免降低敏感性。深硅刻蝕結(jié)合親疏水涂層,制備高深寬比微井 / 流道用于生化反應(yīng)與測序。微流控芯片設(shè)計
基于MEMS發(fā)展而來的微流控芯片技術(shù)。采用MEMS加工的微流控芯片市場
微流控芯片對自身抗體檢測:自身抗體可以在大多數(shù)自身免疫性疾病中發(fā)現(xiàn),如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、系統(tǒng)性硬化等,此外也有證據(jù)表明自身抗體與心血管疾病、慢性tumour等疾病相關(guān),部分自身抗體具有致病性、疾病特異性和診斷性。在疾病早期或疾病前期,自身抗體濃度便會升高,因而自身抗體具有早期預(yù)警價值;目前臨床上,很多自身抗體用于自身免疫病常規(guī)診療檢測,對自身免疫性疾病的診斷、監(jiān)測及預(yù)后有重要價值。由于技術(shù)的限制,目前絕大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的自身抗體并未用于常規(guī)臨床診斷。采用MEMS加工的微流控芯片市場