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。 微流控芯片的发展历史。河北微流控芯片图片
微流控分析芯片当初只是作为纳米技术的一个补充,在经历了大肆宣传及冷落的不同时期后,却实现了商业化生产。微流控分析芯片在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip),在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),随着材料科学、微纳米加工技术(MEMS)和微电子学所取得的突破性进展,微流控芯片也得到了迅速发展,但还是远不及“摩尔定律”所预测的半导体发展速度。现在阻碍微流控技术发展的瓶颈仍然是早期限制其发展的制造加工和应用方面的问题。国产微流控芯片按需定制微流控芯片的流体驱动与检测。
微流控芯片,这个会通过检测血清中infection疾病的特异性抗体,有助于调查人群中疾病流行情况、监测疾病的传播的情况,并确定infected患者。研究人员开发一种高通量的微流控荧光免疫芯片,可以同时检测50份血清样本中多种COVID 19抗体,在COVID 19的前两周内,该方法的敏感度为95%、特异度为91%,对有症状患者,确诊率为100%。Dixon等推出一款用于检测风疹病毒IgG的数字微流控诊断平台,无需样品预处理且所有后续步骤都由平台自动进行。
微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构,流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能。因此发展出独特的分析产生的性能。微流控芯片的特点及发展优势:微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。利用微流控芯片对cancer标志物检测。
微流控芯片反应信号的收集和分析的难题:由于反应体系较小,故而只产生较低的信号强度,如何收集并分析芯片中产生的信号,是微流控芯片研究的另一项重点,因此,微流控芯片大多需要庞大的信号读取和分析设备。近年来便携性、自动化、敏感的新型微流控芯片读取设备受到科研人员关注。Hu等设计和制造的自动化微流控芯片检测仪器,体积小,功能完善,能够自动连接微流控芯片压力出口和蠕动泵的负压连接器,精确地操控微量液体,并通过内置检测和分析模块,实现自动化、可重复的快速免疫分析。此外一些团队已设计出体积更小的手持式设备用于定量测量反应信号微流控芯片技术用于药物筛选。国产微流控芯片按需定制
微流控芯片通过设计可以呈现多流道的形式。河北微流控芯片图片
肺组织微流控器官芯片(LoC):这是另一种在微型设备上的人肺的3D工程复杂模型。它基本上构成了人类的肺和血管。该系统可能在很大程度上有助于肺部的生理研究。此外,它还有助于研究肺泡囊中吸收的纳米颗粒的特征,并进一步模拟病原体引发的炎症反应。此外,它可用于测试由环境toxin和气溶胶产品引起的影响。LoC使研究人员能够研究apparatus或人体的体外生理作用,因此,它被用于不同肺部疾病医疗方式的战略实施。在组织设计中,微流控创新通过提供氧气,营养和血液,在复杂组织的发展方面发挥着重要作用。它为肺细胞开发了一个微环境来研究生理活动。Wyss研究所设计了各种肺部微芯片,以演示典型LoC的工作。这些微芯片还能够模拟肺水肿。河北微流控芯片图片