lab-on-chip 產生的應用目的是實現微全分析系統的目標-芯片實驗室,目前工作發展的重點應用領域是生命科學領域。當前(2006)研究現狀:創新多集中于分離、檢測體系方面;對芯片上如何引入實際樣品分析的諸多問題,如樣品引入、換樣、前處理等有關研究還十分薄弱。它的發展依賴于多學科交叉的發展。目前媒體普遍認為的生物芯片(micro-arrays),如,基因芯片、蛋白質芯片等只是微流量為零的點陣列型雜交芯片,功能非常有限,屬于微流控芯片(micro-chip)的特殊類型,微流控芯片具有更廣的類型、功能與用途,可以開發出生物計算機、基因與蛋白質測序、質譜和色譜等分析系統,成為系統生物學尤其系統遺傳學的極為重要的技術基礎。 微流控芯片的基本實現方式有:MEMS微納米加工技術、光刻、飛秒激光直寫、LIGA、注塑、刻蝕等等;河北腸道微流控芯片
利用微流控芯片對tumour標志物檢測:通過檢測tumour特異性生物標志物含量可以在早期得知患病信息,也可用于監測抗tumour藥物治療效果。在tumour檢測領域,Regiart等研制一種用于tumour生物標志物檢測的超敏感便攜式微流控設備,總檢測時間只需20 min,具有穩定性高、攜帶方便、敏感性高等優點。由于tumour的分子機制復雜,不能依靠單一生物標志物來診斷,同時測定一組生物標志物可顯著提高診斷的特異性和準確性。Jones等人設計了一款可同時檢測8種標志物的微流控免疫芯片,用于診斷前列腺cancer并區分是否具有侵襲性,以減少患者不必要的活檢和手術。代理微流控芯片代加工單分子免疫微流控生物芯片是微流控技術在超高靈敏度生物檢測領域的一大應用。
高聚物材料加工工藝:是以高聚物材料為基片加工微流控芯片的方法主要有:模塑法、熱壓法、LIGA技術、激光刻蝕法和軟光刻等。模塑法是先利用半導體/MEMS光刻和蝕刻的方法制作出通道部分突起的陽模,然后在陽模上澆注液體的高分子材料,將固化后的高分子材料與陽模剝離后就得到了具有微結構的基片,之后與蓋片(多為玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。這一方法簡單易行,不需要高技術設備,是大量生產廉價芯片的方法。熱壓法也需要事先獲得適當的陽模。
微流控芯片的硅質材料加工工藝:是在硅材料的加工中,光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術是2種常規工藝。由于硅材料具有良好的光潔度和很成熟的加工工藝,主要用于加工微泵、微閥等液流驅動和控制器件,或者在熱壓法和模塑法中作為高分子聚合物材料加工的陽模。光刻是用光膠、掩模和紫外光進行微制造。光刻和濕法蝕刻技術通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕3個工序組成。在薄膜表面用甩膠機均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉移到光膠層上,此步驟首先在基片上覆蓋一層薄膜,為光刻。再將光刻上的圖像,轉移到薄膜,并在基片上加工一定深度的微結構,此步驟完成了蝕刻。微流控芯片的特點是什么?
微流控芯片(microfluidic chip)是當前微全分析系統(Miniaturized Total Analysis Systems)發展的熱點領域。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領域發展的重點。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。運用MEMS技術實現了單分子免疫微流控生物傳感芯片的功能。山西微流控芯片設計
肺組織微流控芯片的應用。河北腸道微流控芯片
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統模仿人類腸道的生理學。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營養物質的吸收、腸神經的調節、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的腸道體內環境。Kim等人研究了當人類GoC被腸道微生物群落占據時腸道的蠕動運動。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。河北腸道微流控芯片