微流控分析芯片當(dāng)初只是作為納米技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充,在經(jīng)歷了大肆宣傳及冷落的不同時(shí)期后,卻實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。微流控分析芯片在美國(guó)被稱(chēng)為“芯片實(shí)驗(yàn)室”(lab-on-a-chip),在歐洲被稱(chēng)為“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),隨著材料科學(xué)、微納米加工技術(shù)(MEMS)和微電子學(xué)所取得的突破性進(jìn)展,微流控芯片也得到了迅速發(fā)展,但還是遠(yuǎn)不及“摩爾定律”所預(yù)測(cè)的半導(dǎo)體發(fā)展速度。現(xiàn)在阻礙微流控技術(shù)發(fā)展的瓶頸仍然是早期限制其發(fā)展的制造加工和應(yīng)用方面的問(wèn)題。硅基微流道鍵合微電極,為神經(jīng)調(diào)控芯片提供穩(wěn)定信號(hào)傳輸與生物相容性。陜西微流控芯片商家
美國(guó)圣母大學(xué)(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學(xué)家和免疫檢測(cè)professor合作研究,提高了微流控分析設(shè)備檢測(cè)細(xì)胞和生物分子的速度和靈敏性。同時(shí),Chang對(duì)交流電動(dòng)電學(xué)進(jìn)行了改善,因?yàn)樗J(rèn)為交流電(AC)可作為選擇平臺(tái),驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)用于醫(yī)學(xué)和研究的微流控分析儀。微流控分析儀的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是常規(guī)的直流電動(dòng)電學(xué),但是使用時(shí)容易產(chǎn)生氣泡并引起物質(zhì)在電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)限制了直流電的應(yīng)用,此外,為保證其對(duì)流量的精確控制,直流電極必須放置在儲(chǔ)液池中,不能直接連接在電路中。代理微流控芯片加工廠(chǎng)基于MEMS發(fā)展而來(lái)的微流控芯片技術(shù)。
微流控芯片的組成:微流控芯片由主體芯片、流體控制模塊、信號(hào)采集模塊和外部控制模塊組成。主體芯片是一個(gè)微通道網(wǎng)絡(luò),由微流道、微閥門(mén)、微泵等構(gòu)成;流體控制模塊負(fù)責(zé)流體的輸入、輸出和控制;信號(hào)采集模塊用于采集傳感器的信號(hào);外部控制模塊用于控制芯片的操作。微流控芯片的特點(diǎn):尺寸小:微流控芯片的尺寸通常為毫米級(jí)或更小,體積小巧,便于集成和攜帶。快速高效:微流控芯片能夠?qū)崿F(xiàn)快速混合、傳輸和分離微流體,反應(yīng)速度快,效率高。靈活可控:微流控芯片可以通過(guò)控制微閥門(mén)、微泵等實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的精確控制和調(diào)節(jié)。低成本:與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備相比,微流控芯片具有成本低廉的優(yōu)勢(shì),節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室的成本和資源。
微流控芯片的常見(jiàn)故障及預(yù)防措施:泄漏:微流控芯片中的微通道和閥門(mén)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(wú)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(guò)控制微閥門(mén)、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(jiàn)故障,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。深硅刻蝕結(jié)合親疏水涂層,制備高深寬比微井 / 流道用于生化反應(yīng)與測(cè)序。
特定設(shè)計(jì)芯片的批量生產(chǎn)也降低了其成本。Caliper的旗艦產(chǎn)品是LabChip 3000新藥研發(fā)系統(tǒng),其微流體成分分析可以達(dá)到10萬(wàn)個(gè)樣品,還有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 電泳系統(tǒng)。據(jù)Caliper宣稱(chēng),75 %的主要制藥和生物技術(shù)公司都在使用LabChip 3000系統(tǒng)。美國(guó)加州的安捷倫科技公司曾與Caliper科技公司簽署正式合作協(xié)議,該項(xiàng)合作于1998年開(kāi)始,安捷倫作為一個(gè)儀器生產(chǎn)商的實(shí)力,結(jié)合其在噴墨墨盒的經(jīng)驗(yàn),在微流控技術(shù)尚未成熟時(shí),就對(duì)微流體市場(chǎng)做出了獨(dú)特的預(yù)見(jiàn),除了采用MEMS微納米加工技術(shù)外,采用噴墨打印是目前為止微流控技術(shù)應(yīng)用很多的產(chǎn)品路徑之一。微流控芯片材料多樣,PDMS 軟硅膠適用于生物相容性場(chǎng)景,玻璃適合高透檢測(cè)。湖北微流控芯片檢測(cè)
顯微鏡與電鏡測(cè)量確保微流道精度,支撐高精度生物芯片開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。陜西微流控芯片商家
微流體的操控的難題:自動(dòng)精確地操控液體流動(dòng)是微流控免疫芯片的主要挑戰(zhàn)之一。目前通常依賴(lài)復(fù)雜的通道、閥門(mén)、泵、混合器等,通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)多步驟反應(yīng)有序進(jìn)行。盡管各種閥門(mén)的尺寸很小,但使閥門(mén)有序工作需要龐大的外部泵、連接器和控制設(shè)備,從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動(dòng)化。為盡可能減少驅(qū)動(dòng)泵等輔助設(shè)備以使系統(tǒng)小型化,Mauk等研究人員結(jié)合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結(jié)構(gòu)來(lái)減少或消除用于流體控制的輔助儀器,通過(guò)手指按壓充氣囊或充液囊實(shí)現(xiàn)流體驅(qū)動(dòng)。此外研究人員還嘗試通過(guò)復(fù)雜的多層設(shè)計(jì),更利于控制試劑加載、液體流動(dòng),如Furutani等人開(kāi)發(fā)了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤(pán)形微流控設(shè)備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲(chǔ)液池、反應(yīng)腔等,盡可能避免降低敏感性。陜西微流控芯片商家