为什么微流控芯片对我们很重要?微流控芯片是一种在十微米级直径微小流道中的工作的系统。作为参考:1微米是一米的百万分之一。一根头发丝的直径约为:40-50µm,可想而知流道甚至可以做到比头发丝还细。在这种精密流道上工作有很多优点:微流控系统与使用培养皿和滴管的传统测试方法相比,具有使用样本量小等特点,这意味着所需实验或者检测所需昂贵化学品和试剂数量会降低不少。当遇到有毒有害物质时,微流控检测也会更安全,因为在微流控系统中有毒物质可以得到更好的控制。微流控芯片的前景是什么?湖南微流控芯片加工
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。湖南微流控芯片加工微流控芯片技术用于PCR反应。
微流控芯片对于胰岛素的补充检测:抗胰岛素自身抗体是Ⅰ型糖尿病中出现的抗体,但当胰岛素被固定在检测平台上时,表位结合位点的关键三级结构发生改变,故而难以用常规方法检测,Zhang等在芯片表面喷涂生物相容的支链聚乙二醇层,用以保护胰岛抗原的天然构象,该芯片可以在低样本量下同时检测多个胰岛抗原特异性自身抗体,且检测结果不受全血样本中复杂背景的影响。也有研究团队尝试通过检测自身抗体以对心血管疾病、慢性疾病作出诊断。Dinter等研究人员将微流体芯片和微珠技术相结合,用以检测3种心血管疾病相关自身抗体并进行抗体滴度测定。Lin等人设计制造的免疫分析平台可在45 min内检测临床患者血清抗tumour蛋白53(tumor protein 53,p53)自身抗体浓度,有望用于口腔鳞状细胞cancer的筛查。
美国圣母大学(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士与微生物学家和免疫检测professor合作研究,提高了微流控分析设备检测细胞和生物分子的速度和灵敏性。同时,Chang对交流电动电学进行了改善,因为他认为交流电(AC)可作为选择平台,驱动流体通过用于医学和研究的微流控分析仪。微流控分析仪的驱动机制是常规的直流电动电学,但是使用时容易产生气泡并引起物质在电极发生化学反应的缺点限制了直流电的应用,此外,为保证其对流量的精确控制,直流电极必须放置在储液池中,不能直接连接在电路中。微流控芯片的发展优势是什么?
微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化学方法对其表面改性,然后可以使用光刻和蚀刻技术将微通道等微结构加工在上面。玻璃材料的加工步骤与硅材料加工稍有差异,主要步骤有:1)在玻璃基片表面镀一层 Cr,再用甩胶机均匀的覆盖一层光刻胶;2)利用光刻掩模遮挡,用紫外光照射,光刻胶发生化学反应;3)用显影法去掉已曝光的光胶,用化学腐蚀的方法在铬层上腐蚀出与掩模上平面二维图形一致的图案;4)用适当的刻蚀剂在基片上刻蚀通道;5)刻蚀结束后,除去光刻胶,打孔后和玻璃盖片键合。标准光刻和湿法刻蚀需要昂贵的仪器和超净的工作环境,无法实现快速批量生产。微流控芯片的流体驱动与检测。湖南微流控芯片加工
单分子免疫微流控生物芯片是微流控技术在超高灵敏度生物检测领域的一大应用。湖南微流控芯片加工
apparatus微流控芯片(OoC):OoC是一种微工程3D体外组织模型,其中微区室通过几个微流控通道连接。它有助于复制任何apparatus的生理环境。此外,它也可用于生化分析。在药物发现过程中,重要的是在进行临床试验之前预测任何药物的作用。这一步通常既费时又昂贵。相反,OoC使用微制造技术以简化模拟apparatus的整个生理部分。它通过减少临床前测试和人体试验之间的差距来降低成本并提高吞吐量。Franzen等人对此进行了处理,估计每种新药的研发成本下降了10-26%,因此显示出积极的成本影响。湖南微流控芯片加工