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单细胞分析。北京微流控芯片单细胞分析
微流控芯片键合工艺的密封性与可靠性优化:键合工艺是微流控芯片封装的关键环节,公司针对不同材料组合开发了多元化键合技术。对于PDMS软芯片,采用氧等离子体活化键合,键合强度可达20kPa,满足低压流体(<50kPa)长期稳定传输;硬质塑料芯片通过热压键合(温度80-150℃,压力5-10MPa)实现无缝连接,适用于高压流路(如200kPa以上);玻璃与硅片的阳极键合(电压500-1000V,温度300℃)则形成化学共价键,键合界面缺陷率<0.1%。键合前通过激光微加工去除流道边缘毛刺,配合机器视觉对准系统(精度±2μm),确保多层结构的精细对位。密封性能检测采用压力衰减法(分辨率0.1kPa)与荧光渗漏成像,确保芯片在复杂工况下无泄漏。该技术体系保障了微流控芯片从实验室原型到工业级产品的可靠性跨越,广泛应用于体外诊断、生物制药等对密封性要求极高的领域。上海微流控芯片技术的研究进展利用微流控芯片对cancer标志物检测。
微孔阵列芯片在液滴分散与生化反应中的应用:微孔阵列作为微流控芯片的主要功能单元,其加工精度直接影响液滴生成效率与反应均一性。公司通过光刻胶模塑、激光微加工等技术,在PDMS或硬质塑料基板上制备直径5-50μm、间距可控的微孔阵列,孔密度可达10^4个/cm²以上。在数字PCR芯片中,微孔阵列将反应液分割成微腔,结合油相封装实现单分子级核酸扩增,检测灵敏度可达0.1%突变频率。针对生化试剂反应腔需求,开发了表面疏水处理技术,使液滴在微孔内的滞留时间延长30%,确保酶促反应充分进行。此外,微孔阵列与微流道的集成设计实现了液滴的高通量生成与分选,每分钟可处理10^3个以上液滴,适用于高通量药物筛选与细胞分选芯片,为医疗与生物制药提供高效工具。
ThinXXS公司Thomas Stange博士认为,虽然原型设计价格高且有风险,微制造技术已不再是微流控产品商业化生产的主要障碍。对于他们公司所操纵的高价药品测试和诊断市场,校准和工艺惯性才是主要的障碍。ThinXXS于6月推出了一款新的微芯片产品QPlate,同时宣称该产品结合了MEMS硅微处理、微铸技术以及印制电路板技术。QPlate是与丹麦Sophion Bioscience公司合作开发的,是QPatch-16 system的组成部分,QPatch-16 system可平行的测量16个细胞离子通道。多样化微流控芯片加工案例覆盖数字 PCR、单分子检测、POCT 等多个领域。
安捷伦已有一些仪器使用趋向于具有更多可用性方面的经验,并将这些经验应用到了微流体技术开发上。微流体和生物传感器的项目经理Kevin Killeen博士在接受采访时说,安捷伦的目标是为终端使用者解除负担,“由适宜的仪器产品组装成的系统可以让非专业人士操纵专业设备”。微流体技术也需要适时表现出其自身的实用性和可靠性,例如,纳米级电喷雾质谱分析(nano-electrospray MS)不必考虑其顶端的闭合及边带的加宽,Killeen补充道:“对于生物学家来说,微流控技术的价值就在于此。”利用微流控芯片做抗体检测。云南微流控芯片模型设计
基于MEMS发展而来的微流控芯片技术。北京微流控芯片单细胞分析
什么是微流控技术?微流控技术是一门精确控制和操纵流体的科学技术,这些流体在几何空间上被限制在小规模流道中,通常流道系统的直径低于100µm。对于科学家和工程师来讲,微流体一词的使用方式存在不同;对许多教授来说,微流控是一个科学领域,主要应用于通过直径在100微米(µm)到1微米之间的流道研究和操纵微量流体。对微流控工程师来讲,微流控芯片(通常称为:生物MEMS芯片)的制造,主要是为了引导流体在直径为100µm至1µm的流道系统中流动。北京微流控芯片单细胞分析