微流控芯片(microfluidic chip)是當前微全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis Systems)發(fā)展的熱點領域。微流控芯片分析以芯片為操作平臺, 同時以分析化學為基礎,以MEMS微機電加工技術為依托,以微管道網(wǎng)絡為結構特征,以生命科學為目前主要應用對象,是當前微全分析系統(tǒng)領域發(fā)展的重點。它的目標是把整個化驗室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成在微芯片上,且可以多次使用。包括:白金電阻芯片, 壓力傳感芯片, 電化學傳感芯片, 聲學微流控芯片,微/納米反應器芯片, 微流體燃料電池芯片, 微/納米流體過濾芯片等。利用微流控芯片對cancer標志物檢測。重慶微流控芯片夾具
微流控芯片是微流控技術實現(xiàn)的主要平臺。其裝置特征主要是其容納流體的有效結構(通道、反應室和其它某些功能部件)至少在一個緯度上為微米級尺度。由于微米級的結構,流體在其中顯示和產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能。因此發(fā)展出獨特的分析產(chǎn)生的性能。微流控芯片的特點及發(fā)展優(yōu)勢:微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點,它可以在幾分鐘甚至更短的時間內進行上百個樣品的同時分析,并且可以在線實現(xiàn)樣品的預處理及分析全過程。國產(chǎn)微流控芯片平臺微流控芯片的發(fā)展歷史。
微流控芯片技術是生物醫(yī)學應用領域的新興工具。微流控芯片具有在不同材料(玻璃,硅或聚合物,如聚二甲基硅氧烷或PDMS,聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA)上的一組凹槽或微通道。形成微流控芯片的微通道彼此互連以獲得期望的結果。微流控芯片中的微通道的組織通過穿透芯片的輸入和輸出與外部相關聯(lián),作為宏觀和微觀世界之間的界面。在泵和芯片的幫助下,微流控芯片有助于確定微流控的行為變化。芯片內部有微流控通道,可以處理流體。微流控芯片具有許多優(yōu)點,包括較少的時間和試劑利用率,除此之外,它還可以同時執(zhí)行許多操作。芯片的微型尺寸隨著表面積的增加而加快反應。在接下來的文章中,我們著重討論各種微流控芯片的設計及其生物醫(yī)學應用。
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統(tǒng)模仿人類腸道的生理學。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營養(yǎng)物質的吸收、腸神經(jīng)的調節(jié)、體內廢物的排泄、以及伴隨微生物共生體的人體腸道的病理生理學。GoC模型主要用于精確復制具有所需微流控參數(shù)的腸道體內環(huán)境。Kim等人研究了當人類GoC被腸道微生物群落占據(jù)時腸道的蠕動運動。通過對齊兩個微通道(上部和下部)來設計微型器件,該微通道雕刻在PDMS層上,該PDMS是通過基于MEMS的微納米制造工藝制作的模板翻模制備而來,且PDMS層由涂有ECM的多孔柔性膜隔開。如圖所示,該裝置被模仿人類腸道生理學的人腸上皮細胞包裹。這樣的系統(tǒng)可以模擬人類腸道在某些特定因素下的蠕動運動,即流體流速。深度解析微流控芯片技術。
安捷倫在微流控技術平臺上的三個主要產(chǎn)品是Agilent 2100、 Bioanalyzer/5100、 Automated Lab-on-a-Chip (后有斯坦福大學Stephen Quake研究小組開發(fā)的微流體控制因素大規(guī)模地綜合應用和瑞士Spinx Technologies開發(fā)的激光控制閥門。澳大利亞墨爾本蒙納士大學的研究者正在開發(fā)可在微通道內吸取、混合和濃縮分析樣品的等離子體偏振方法。等離子體不接觸工作流體便可產(chǎn)生“推力”,具有維持流體穩(wěn)定流動,對電解質溶液不敏感也不受其污染的優(yōu)點。瑞士蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)大學的David Juncker認為,流體的驅動沒有必要采用這類高新技術,利用簡單的毛細管效應就可以驅動流體通過微通道。利用微流控芯片做疾病抗原檢測。國產(chǎn)微流控芯片平臺
肺組織微流控芯片的應用。重慶微流控芯片夾具
微流控芯片的常見故障及預防措施: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因為微?;驓馀莸亩氯鴮е铝黧w無法正常流動,應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發(fā)生漂移,影響實驗結果,應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進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。它由主體生物傳感芯片、流體控制模塊、信號采集模塊和外部控制模塊組成,通過控制微閥門、微泵等實現(xiàn)對微流體的精確控制和調節(jié)。微流控芯片根據(jù)不同的應用領域和功能可分為生物傳感芯片、化學芯片和環(huán)境芯片等。在使用微流控芯片時,應注意防止泄漏、堵塞和漂移等常見故障,確保實驗結果的準確性和可靠性。重慶微流控芯片夾具