lab-on-chip 产生的应用目的是实现微全分析系统的目标-芯片实验室,目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域。当前(2006)研究现状:创新多集中于分离、检测体系方面;对芯片上如何引入实际样品分析的诸多问题,如样品引入、换样、前处理等有关研究还十分薄弱。它的发展依赖于多学科交叉的发展。目前媒体普遍认为的生物芯片(micro-arrays),如,基因芯片、蛋白质芯片等只是微流量为零的点阵列型杂交芯片,功能非常有限,属于微流控芯片(micro-chip)的特殊类型,微流控芯片具有更广的类型、功能与用途,可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统,成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。 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。江苏玻璃微流控芯片
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。山西微流控芯片 产业化微流控芯片的发展历史。
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。
特定设计芯片的批量生产也降低了其成本。Caliper的旗舰产品是LabChip 3000新药研发系统,其微流体成分分析可以达到10万个样品,还有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 电泳系统。据Caliper宣称,75 %的主要制药和生物技术公司都在使用LabChip 3000系统。美国加州的安捷伦科技公司曾与Caliper科技公司签署正式合作协议,该项合作于1998年开始,安捷伦作为一个仪器生产商的实力,结合其在喷墨墨盒的经验,在微流控技术尚未成熟时,就对微流体市场做出了独特的预见,除了采用MEMS微纳米加工技术外,采用喷墨打印是目前为止微流控技术应用很多的产品路径之一。微流控分为被动式微流控和主动式微流控。
L-Series包括严格的机械平台,集成了显微镜技术、微定位和计量学等方法。可应用于芯片电场的微型电位计(Microport)也作为其开发的副产品。L-Series致力于真正的解决微流控设备开发者所遇到的难题:构造芯片系统和提供实用程序,Sartor说:“若是将衬质和芯片粘合在一起,需要经过长期的多次测试,”设计者若想改变流体通道,必须从头开始。L-Series检测组使内联测试和假设分析实验变得更简单,测试一个新设计只要交换芯片即可。当前,L-Series设备只能在手动模式下运行,一次一个芯片,但是Cascade 正在考虑开发可平行操作多个芯片的设备。深度解析微流控芯片技术。江苏微流控芯片发展趋势
微流控芯片技术用于液体活检。江苏玻璃微流控芯片
利用微流控芯片做infection疾病抗原和抗体检测:由病原体引起的infection疾病是一个严重的全球公共卫生问题,部分infection疾病具有高传染性,因此理想的检测应该具有即时性,使得患者在检测现场得以确诊并接受cure,防止传染病大规模传播和暴发。目前一些微流控芯片已经被成功地用于识别病原体分子标志物和infection诊断。Pham等利用金属纳米粒子的信号放大作用,开发一款高敏感性快速检测疟疾抗原的微流控芯片,其敏感性接近临床常规检测方式。利用微流控芯片高通量性质等,设计的微流控芯片可对多种病毒同时检测,节省传染性疾病初始筛查时间并降低成本,此芯片还通过检测每种病毒的多种抗原来提高检测敏感性和特异性。江苏玻璃微流控芯片