生物傳感芯片與任何遠(yuǎn)程的東西交互存在一定問題,更不用說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,開發(fā)制造具有很強(qiáng)運(yùn)行能力的多功能芯片。干濕結(jié)合刻蝕技術(shù)制備納米級(jí)微針,可用于組織液提取與電化學(xué)檢測(cè)器件。江西微流控芯片之聲表面波器件加工
L-Series包括嚴(yán)格的機(jī)械平臺(tái),集成了顯微鏡技術(shù)、微定位和計(jì)量學(xué)等方法??蓱?yīng)用于芯片電場(chǎng)的微型電位計(jì)(Microport)也作為其開發(fā)的副產(chǎn)品。L-Series致力于真正的解決微流控設(shè)備開發(fā)者所遇到的難題:構(gòu)造芯片系統(tǒng)和提供實(shí)用程序,Sartor說:“若是將襯質(zhì)和芯片粘合在一起,需要經(jīng)過長(zhǎng)期的多次測(cè)試,”設(shè)計(jì)者若想改變流體通道,必須從頭開始。L-Series檢測(cè)組使內(nèi)聯(lián)測(cè)試和假設(shè)分析實(shí)驗(yàn)變得更簡(jiǎn)單,測(cè)試一個(gè)新設(shè)計(jì)只要交換芯片即可。當(dāng)前,L-Series設(shè)備只能在手動(dòng)模式下運(yùn)行,一次一個(gè)芯片,但是Cascade 正在考慮開發(fā)可平行操作多個(gè)芯片的設(shè)備。山東微流控芯片的微流控芯片利用微流控芯片做疾病抗原檢測(cè)。
微流控芯片在POCT設(shè)備中的小型化設(shè)計(jì)與加工:POCT(即時(shí)檢驗(yàn))設(shè)備對(duì)微流控芯片的小型化、低成本與易用性提出了極高要求。公司通過微流道集成設(shè)計(jì),將樣品預(yù)處理、反應(yīng)、檢測(cè)等功能壓縮至25mm×25mm芯片內(nèi),配合毛細(xì)虹吸與重力驅(qū)動(dòng)流路,省去外部泵閥系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力操作。加工方面,采用紫外激光切割技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片邊緣的高精度成型(誤差<±50μm),并通過模內(nèi)注塑技術(shù)集成進(jìn)樣孔、反應(yīng)腔與檢測(cè)窗口,單芯片生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)工藝降低30%。典型案例包括抗原檢測(cè)芯片,其微流道網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了樣本稀釋、抗體捕獲與顯色反應(yīng)的一體化,檢測(cè)時(shí)間縮短至15分鐘,檢測(cè)靈敏度與膠體金法相當(dāng),但操作步驟減少50%。公司還開發(fā)了芯片與試紙條的復(fù)合結(jié)構(gòu),兼容現(xiàn)有POCT儀器讀取系統(tǒng),為快速診斷產(chǎn)品提供了從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的全鏈條解決方案。
微流控芯片的常見故障及預(yù)防措施:泄漏:微流控芯片中的微通道和閥門等部件容易發(fā)生泄漏,應(yīng)注意密封性和連接的可靠性。堵塞:微流控芯片中的微通道可能會(huì)因?yàn)槲⒘;驓馀莸亩氯鴮?dǎo)致流體無法正常流動(dòng),應(yīng)注意樣品的凈化和操作的規(guī)范性。漂移:由于溫度、壓力等原因,微流控芯片中的流體可能會(huì)發(fā)生漂移,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,應(yīng)注意溫度和壓力的控制。綜上所述,微流控芯片是一種利用微尺度通道和微流控技術(shù)進(jìn)行流體控制的集成芯片,具有體積小、快速、高效、靈活、低成本等特點(diǎn)。它由主體生物傳感芯片、流體控制模塊、信號(hào)采集模塊和外部控制模塊組成,通過控制微閥門、微泵等實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的精確控制和調(diào)節(jié)。微流控芯片根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和功能可分為生物傳感芯片、化學(xué)芯片和環(huán)境芯片等。在使用微流控芯片時(shí),應(yīng)注意防止泄漏、堵塞和漂移等常見故障,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。微流控芯片在不同領(lǐng)域都有非常廣闊的應(yīng)用前景。
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(cè)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(shí)現(xiàn)1-200μm深度的微流道加工,配合雙面光刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù),確保流道結(jié)構(gòu)的三維高精度匹配??涛g后的玻璃芯片通過高溫鍵合(300-450℃)或陽極鍵合實(shí)現(xiàn)密封,鍵合強(qiáng)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(cè)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(cè)對(duì)芯片一致性的嚴(yán)苛要求。利用微流控芯片對(duì)自身抗體檢測(cè)。江西微流控芯片之聲表面波器件加工
微流控芯片技術(shù)用于液體活檢。江西微流控芯片之聲表面波器件加工
對(duì)于微流控芯片,必須將材料從微通道中放入和取出,還要從納升級(jí)流量的流體中獲得可靠信號(hào)。一些研究者建議將微流控技術(shù)與“中等流體”結(jié)合,——以小型化的方式附加到中等尺寸的設(shè)備中,可以濃縮樣品,易于檢測(cè)。生物學(xué)家還受他們所使用微孔板的幾何限制。Caliper和其他的一些公司正在開發(fā)可以將樣品直接從微孔板裝載至芯片的系統(tǒng),但這種操作很具挑戰(zhàn)性。美國(guó)Corning公司Po Ki Yuen博士認(rèn)為,要說服生產(chǎn)商將生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)移到一個(gè)還未證明可以縮減成本的完全不同的平臺(tái),是極其困難的。江西微流控芯片之聲表面波器件加工