微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台, 同时以分析化学为基础,以MEMS微机电加工技术为依托,以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象,是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上,且可以多次使用。包括:白金电阻芯片, 压力传感芯片, 电化学传感芯片, 声学微流控芯片,微/纳米反应器芯片, 微流体燃料电池芯片, 微/纳米流体过滤芯片等。微流控芯片的用途有什么?单分子免疫微流体生物传感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。采用MEMS加工的微流控芯片联系人
微流控芯片反应信号的收集和分析的难题:由于反应体系较小,故而只产生较低的信号强度,如何收集并分析芯片中产生的信号,是微流控芯片研究的另一项重点,因此,微流控芯片大多需要庞大的信号读取和分析设备。近年来便携性、自动化、敏感的新型微流控芯片读取设备受到科研人员关注。Hu等设计和制造的自动化微流控芯片检测仪器,体积小,功能完善,能够自动连接微流控芯片压力出口和蠕动泵的负压连接器,精确地操控微量液体,并通过内置检测和分析模块,实现自动化、可重复的快速免疫分析。此外一些团队已设计出体积更小的手持式设备用于定量测量反应信号河北微流控芯片中的流体流动运用MEMS技术实现了单分子免疫微流控生物传感芯片的功能。
微流控芯片的原理:微流控芯片基于微流体力学原理,通过对微尺度通道内流体的操控,实现对微小流体的混合、分离、传输和操控。微流控芯片的操作通常通过控制微阀门、微泵等来调节流体的压力、流速和流量,从而实现对微流体的控制。
微流控芯片的分类:微流控芯片可以根据不同的应用领域和功能进行分类,常见的分类包括:生物传感芯片-用于生物医学研究、生物分析和生物检测等领域,如细胞培养芯片、DNA分析芯片等。化学芯片:用于化学分析、化学合成和药物筛选等领域,如微反应器芯片、分析芯片等。环境芯片:用于环境监测和污染物检测等领域,如水质监测芯片、气体传感器芯片等。
Lee等人先前解释说,与2D模型相比,微流控3D技术中肾单位的药效学和病理生理学反应更为实用。KoC已被开发并证明可显示出更好的药物肾毒性体内后果,该系统已被进一步用于确定各种药物诱导的生物反应。此外,它还有助于培养近端小管,用于观察预测药物诱导的肾损伤(DIKI)和药物相互作用的生物标志物。肾脏器官芯片模型的简单设计基本上由两层组成。上层包含近端小管上皮细胞,下层包含内皮细胞。如图1D所示,位于中间的多孔膜将两层分开。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。
肠道微流控芯片(GoC):GoC系统模仿人类肠道的生理学。它解释了肠道的主要功能,即消化、营养物质的吸收、肠神经的调节、体内废物的排泄、以及伴随微生物共生体的人体肠道的病理生理学。GoC模型主要用于精确复制具有所需微流控参数的肠道体内环境。Kim等人研究了当人类GoC被肠道微生物群落占据时肠道的蠕动运动。通过对齐两个微通道(上部和下部)来设计微型器件,该微通道雕刻在PDMS层上,该PDMS是通过基于MEMS的微纳米制造工艺制作的模板翻模制备而来,且PDMS层由涂有ECM的多孔柔性膜隔开。如图所示,该装置被模仿人类肠道生理学的人肠上皮细胞包裹。这样的系统可以模拟人类肠道在某些特定因素下的蠕动运动,即流体流速。微流控芯片通过设计可以呈现多流道的形式。采用微纳米加工的微流控芯片电话
肾组织脏微流控芯片的应用。采用MEMS加工的微流控芯片联系人
高聚物材料加工工艺:是以高聚物材料为基片加工微流控芯片的方法主要有:模塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法和软光刻等。模塑法是先利用半导体/MEMS光刻和蚀刻的方法制作出通道部分突起的阳模,然后在阳模上浇注液体的高分子材料,将固化后的高分子材料与阳模剥离后就得到了具有微结构的基片,之后与盖片(多为玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。这一方法简单易行,不需要高技术设备,是大量生产廉价芯片的方法。热压法也需要事先获得适当的阳模。采用MEMS加工的微流控芯片联系人