lab-on-chip 产生的应用目的是实现微全分析系统的目标-芯片实验室,目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域。当前(2006)研究现状:创新多集中于分离、检测体系方面;对芯片上如何引入实际样品分析的诸多问题,如样品引入、换样、前处理等有关研究还十分薄弱。它的发展依赖于多学科交叉的发展。目前媒体普遍认为的生物芯片(micro-arrays),如,基因芯片、蛋白质芯片等只是微流量为零的点阵列型杂交芯片,功能非常有限,属于微流控芯片(micro-chip)的特殊类型,微流控芯片具有更广的类型、功能与用途,可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统,成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。 微流控技术在生物领域上的应用。上海微流控芯片
在过去的30年中,微流控芯片已经成为cancer therapy领域诊断和cure的重要工具。可以在微流控芯片上进行各种类型的细胞和组织培养,包括2D细胞培养、3D细胞培养和组织类apparatus培养。患者来源的cancer和组织以可见、可控和高通量的方式在微流控芯片上培养,这推进了个性化医疗的过程。此外,由于可定制的性质,微流控芯片的功能正在扩展。此外,已经发现它是较为方便快捷的,因为它能够处理少量样品,例如来自患者活组织检查的细胞,提供高水平的自动化,并允许建立用于cancer研究的复杂模型。在开发用于cure诊断用途的微流控芯片方面做出了各种努力。四川微流控芯片设计心脏组织微流控芯片的应用。
微流体的操控的难题:自动精确地操控液体流动是微流控免疫芯片的主要挑战之一。目前通常依赖复杂的通道、阀门、泵、混合器等,通过控制阀门的开关实现多步骤反应有序进行。尽管各种阀门的尺寸很小,但使阀门有序工作需要庞大的外部泵、连接器和控制设备,从而阻碍了芯片的集成性、便携性和自动化。为尽可能减少驱动泵等辅助设备以使系统小型化,Mauk等研究人员结合层压、柔韧的“袋”和“膜”结构来减少或消除用于流体控制的辅助仪器,通过手指按压充气囊或充液囊实现流体驱动。此外研究人员还尝试通过复杂的多层设计,更利于控制试剂加载、液体流动,如Furutani等人开发了一种6层芯片叠加黏合而成的光盘形微流控设备,每一层都有其特定功能,如加载孔、储液池、反应腔等,尽可能避免降低敏感性。
基于微流控芯片的链式聚合反应(PCR)更进一步的产品是可集成样品前处理的基因鉴定方法之一。由于具有高度重复和低消耗样品或试剂的特性,这种自动化和半自动化的微流控芯片在早期的药物研发中,得到了广泛应用。Caliper的商业模式是将芯片看作是与昂贵的电子学和光学仪器相连接的一个消费品,目前,已被许多公司采用。每个芯片完成一天的实验运作的成本费用大概是5美元,而高通量的应用成本是几百到几千美元,但预计可以重复循环使用几百或几千次,以一次分析包括时间和试剂的成本计算在内,芯片的成本与一般实验室分析成本相当。微流控芯片的瓶颈和难题是什么?
ThinXXS公司Thomas Stange博士认为,虽然原型设计价格高且有风险,微制造技术已不再是微流控产品商业化生产的主要障碍。对于他们公司所操纵的高价药品测试和诊断市场,校准和工艺惯性才是主要的障碍。ThinXXS于6月推出了一款新的微芯片产品QPlate,同时宣称该产品结合了MEMS硅微处理、微铸技术以及印制电路板技术。QPlate是与丹麦Sophion Bioscience公司合作开发的,是QPatch-16 system的组成部分,QPatch-16 system可平行的测量16个细胞离子通道。微流控芯片的特点是什么?河北微流控芯片分析仪
肺组织微流控芯片的应用。上海微流控芯片
对于微流控芯片,必须将材料从微通道中放入和取出,还要从纳升级流量的流体中获得可靠信号。一些研究者建议将微流控技术与“中等流体”结合,——以小型化的方式附加到中等尺寸的设备中,可以浓缩样品,易于检测。生物学家还受他们所使用微孔板的几何限制。Caliper和其他的一些公司正在开发可以将样品直接从微孔板装载至芯片的系统,但这种操作很具挑战性。美国Corning公司Po Ki Yuen博士认为,要说服生产商将生产技术转移到一个还未证明可以缩减成本的完全不同的平台,是极其困难的。上海微流控芯片
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