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。 微流控芯片的用途有什么?单分子免疫微流体生物传感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。陕西微流控芯片系统
通过微流控芯片检测,有助于改进诊断性能、发现尚未被识别的致病性自身抗体。随着微流控免疫芯片的推广,自身抗体检测成为微流控免疫芯片的重要研究方向之一。此类芯片的设计不同于其他免疫芯片,用于自身抗体检测的微流控芯片须将自身抗原固定在芯片表面。Matsudaira等人通过光活性剂将自身抗原共价固定在聚酯平板上,利用光照射诱导自由基反应实现固定,不需要自身抗原的特定官能团。Ortiz等人将3种自身抗体通过羧基端硫醇化而固定在聚酯表面,用于检测乳糜泻特异性自身抗体,该微流控芯片的敏感性接近商品化酶联免疫吸附试验试剂盒。定制微流控芯片常见问题在微流控芯片上检测所需要被检测的样本量体积往往只需要微升级别。
模型生物微流控芯片的设计Choudhary等人设计了多通道微流控灌注平台,用于培养斑马鱼胚胎并捕获胚胎内各种组织和apparatus的实时图像。其中包含三个不同的部分。这些包括一个微流控梯度发生器,一排八个鱼缸和八个输出通道。在鱼缸中,鱼胚胎被单独放置。流体梯度发生器平台支持以剂量依赖性方式分析药物和化学品,具有高重现性和准确性。它提供了一个独特的灌注系统,确保介质均匀恒定地流向鱼缸,并有可能有效去除废物。除了内部组织和apparatus的实时成像外,鱼缸中的胚胎运动受到限制。为了验证开发微流控芯片的可重复性,以丙戊酸为模型药物,在有/没有丙戊酸诱导的情况下测试了鱼类的胚胎发育。结果表明,用丙戊酸处理的胚胎发育异常。
肠道微流控芯片(GoC):GoC系统模仿人类肠道的生理学。它解释了肠道的主要功能,即消化、营养物质的吸收、肠神经的调节、体内废物的排泄、以及伴随微生物共生体的人体肠道的病理生理学。GoC模型主要用于精确复制具有所需微流控参数的肠道体内环境。Kim等人研究了当人类GoC被肠道微生物群落占据时肠道的蠕动运动。通过对齐两个微通道(上部和下部)来设计微型器件,该微通道雕刻在PDMS层上,该PDMS是通过基于MEMS的微纳米制造工艺制作的模板翻模制备而来,且PDMS层由涂有ECM的多孔柔性膜隔开。如图所示,该装置被模仿人类肠道生理学的人肠上皮细胞包裹。这样的系统可以模拟人类肠道在某些特定因素下的蠕动运动,即流体流速。微流控芯片技术用于基因测序。
大脑微流控芯片:与神经元和细胞间相互作用直接相关的因素在脑组织功能的情况下起着重要作用。大脑及其组织的研究在很大程度上是复杂的,这使得诸如培养皿或培养瓶之类的2D模型无效,因为这些系统无法模拟大脑的实际生理环境。为了克服这一局限性,研究人员目前正在研究开发大脑微流控芯片平台,可以在先进的小型化工程平台下研究大脑的生理因素,该平台可以通过多步光刻技术制备。它通过制造不同尺寸的微通道进一步实现了对脑组织的研究。肾组织脏微流控芯片的应用。湖南玻璃微流控芯片
国内微流控芯片制造商有哪些?陕西微流控芯片系统
肾脏组织微流控器官芯片(KoC):传统方法或常规方法的局限性,例如细胞功能和生理学的变化或不适当,使得肾单位的病理生理学研究不准确且容易出错。相比之下,与微流控技术的集成已被证明可以产生更好和更精确的结果。KoC基本上是通过将肾小管细胞与微流控芯片技术相结合来制备的。它主要用于评估肾毒性。在临床前阶段能筛查出2%的失败药物,利用微流控技术能在临床阶段后检测出约20%的失败药物。这证明了使用KoC在单个微型芯片上研究人类肾单位的合理性。陕西微流控芯片系统