基于微流控芯片的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(PCR)更進(jìn)一步的產(chǎn)品是可集成樣品前處理的基因鑒定方法之一。由于具有高度重復(fù)和低消耗樣品或試劑的特性,這種自動(dòng)化和半自動(dòng)化的微流控芯片在早期的藥物研發(fā)中,得到了廣泛應(yīng)用。Caliper的商業(yè)模式是將芯片看作是與昂貴的電子學(xué)和光學(xué)儀器相連接的一個(gè)消費(fèi)品,目前,已被許多公司采用。每個(gè)芯片完成一天的實(shí)驗(yàn)運(yùn)作的成本費(fèi)用大概是5美元,而高通量的應(yīng)用成本是幾百到幾千美元,但預(yù)計(jì)可以重復(fù)循環(huán)使用幾百或幾千次,以一次分析包括時(shí)間和試劑的成本計(jì)算在內(nèi),芯片的成本與一般實(shí)驗(yàn)室分析成本相當(dāng)。心臟組織微流控芯片的應(yīng)用。新型微流控芯片材料
微流控芯片是微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要平臺(tái)。其裝置特征主要是其容納流體的有效結(jié)構(gòu)(通道、反應(yīng)室和其它某些功能部件)至少在一個(gè)緯度上為微米級(jí)尺度。由于微米級(jí)的結(jié)構(gòu),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(dú)特的分析產(chǎn)生的性能。微流控芯片的特點(diǎn)及發(fā)展優(yōu)勢(shì):微流控芯片具有液體流動(dòng)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(diǎn),它可以在幾分鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上百個(gè)樣品的同時(shí)分析,并且可以在線實(shí)現(xiàn)樣品的預(yù)處理及分析全過(guò)程。上海玻璃微流控芯片克服微流控芯片所遇到的難題。
生物傳感芯片與任何遠(yuǎn)程的東西交互存在一定問(wèn)題,更不用說(shuō)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(wèn)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(kāi)發(fā)制造具有很強(qiáng)運(yùn)行能力的多功能芯片。
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統(tǒng)模仿人類(lèi)腸道的生理學(xué)。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、腸神經(jīng)的調(diào)節(jié)、體內(nèi)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(xué)。GoC模型主要用于精確復(fù)制具有所需微流控參數(shù)的腸道體內(nèi)環(huán)境。Kim等人研究了當(dāng)人類(lèi)GoC被腸道微生物群落占據(jù)時(shí)腸道的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)齊兩個(gè)微通道(上部和下部)來(lái)設(shè)計(jì)微型器件,該微通道雕刻在PDMS層上,該P(yáng)DMS是通過(guò)基于MEMS的微納米制造工藝制作的模板翻模制備而來(lái),且PDMS層由涂有ECM的多孔柔性膜隔開(kāi)。如圖所示,該裝置被模仿人類(lèi)腸道生理學(xué)的人腸上皮細(xì)胞包裹。這樣的系統(tǒng)可以模擬人類(lèi)腸道在某些特定因素下的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng),即流體流速。微流控芯片的主流加工方法。
微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化學(xué)方法對(duì)其表面改性,然后可以使用光刻和蝕刻技術(shù)將微通道等微結(jié)構(gòu)加工在上面。玻璃材料的加工步驟與硅材料加工稍有差異,主要步驟有:1)在玻璃基片表面鍍一層 Cr,再用甩膠機(jī)均勻的覆蓋一層光刻膠;2)利用光刻掩模遮擋,用紫外光照射,光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng);3)用顯影法去掉已曝光的光膠,用化學(xué)腐蝕的方法在鉻層上腐蝕出與掩模上平面二維圖形一致的圖案;4)用適當(dāng)?shù)目涛g劑在基片上刻蝕通道;5)刻蝕結(jié)束后,除去光刻膠,打孔后和玻璃蓋片鍵合。標(biāo)準(zhǔn)光刻和濕法刻蝕需要昂貴的儀器和超凈的工作環(huán)境,無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速批量生產(chǎn)。微流控芯片硅質(zhì)材料的加工工藝。上海玻璃微流控芯片
微流控芯片的流體驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)。新型微流控芯片材料
腎臟組織微流控器官芯片(KoC):傳統(tǒng)方法或常規(guī)方法的局限性,例如細(xì)胞功能和生理學(xué)的變化或不適當(dāng),使得腎單位的病理生理學(xué)研究不準(zhǔn)確且容易出錯(cuò)。相比之下,與微流控技術(shù)的集成已被證明可以產(chǎn)生更好和更精確的結(jié)果。KoC基本上是通過(guò)將腎小管細(xì)胞與微流控芯片技術(shù)相結(jié)合來(lái)制備的。它主要用于評(píng)估腎毒性。在臨床前階段能篩查出2%的失敗藥物,利用微流控技術(shù)能在臨床階段后檢測(cè)出約20%的失敗藥物。這證明了使用KoC在單個(gè)微型芯片上研究人類(lèi)腎單位的合理性。新型微流控芯片材料