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。 利用微流控芯片做疾病抗原检测。采用MEMS加工的微流控芯片按需定制
微流控芯片在技术优势上是一个交叉科学的高度集成芯片,可以实现自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个集生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等为一体的高科技生物传感芯片。
目前针对加工技术的研究领域中,飞秒激光直写技术通常采用的是双光子聚合原理,该原理的基础来自于双光子吸收。简单地来讲,就是光聚合材料在光强足够大的条件下,同时吸收两个近红外光子,材料发生越来越多的光聚合反应。飞秒激光凭借着自己波长大的特性,可以很轻松地穿过材料抵达内部,使材料发生反应而聚合。科学家利用此原理,可以编制程序控制一束激光束逐点扫描建立起3D微纳结构,比如利用双光子吸收诱导光刻胶聚合。光刻胶是一种光敏材料,市面上以正胶和负胶较为常见,分别应用于激光非辐照区和辐照区的加工。除了可以用在聚合物上,双光子吸收还可以用于MEMS微机械制造,形成一些光化学或光物理机制。目前为止,光刻胶、微结构金属、碳材料等等都可以通过多光子的吸收过程进行加工,由此可以看出,双光子聚合具有比较多的可加工材料。 采用微纳米加工的微流控芯片加工服务心脏组织微流控芯片的应用。
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。
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。利用微流控芯片对cancer标志物检测。
Yuen博士所领导的研究小组的研究领域包括MEMS微电动机械系统、光学和微流体学,目前致力于研发新药的非标定检测系统方面的研究。与芯片之间的比较美国CascadeMicrotech公司的CaliSartor认为,当今生命科学领域的微流体与20年前工业领域的半导体具有相似之处。计算机芯片的开发者解决了集成、设计和增加复杂性等问题,而微流体技术的开发者也正在从各方面克服微流控技术所遇到的此类问题。Cascade的市场在于开发半导体制造业的检验和分析系统,现在希望通过具微流控特征和建模平台的L-Series实现市场转型。肠道微流控芯片的应用。MEMS微流控芯片
单分子免疫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。采用MEMS加工的微流控芯片按需定制
微流控芯片的组成:微流控芯片由主体芯片、流体控制模块、信号采集模块和外部控制模块组成。主体芯片是一个微通道网络,由微流道、微阀门、微泵等构成;流体控制模块负责流体的输入、输出和控制;信号采集模块用于采集传感器的信号;外部控制模块用于控制芯片的操作。
微流控芯片的特点:尺寸小:微流控芯片的尺寸通常为毫米级或更小,体积小巧,便于集成和携带。快速高效:微流控芯片能够实现快速混合、传输和分离微流体,反应速度快,效率高。灵活可控:微流控芯片可以通过控制微阀门、微泵等实现对微流体的精确控制和调节。低成本:与传统的实验室设备相比,微流控芯片具有成本低廉的优势,节省了实验室的成本和资源。 采用MEMS加工的微流控芯片按需定制