对于微流控芯片,必须将材料从微通道中放入和取出,还要从纳升级流量的流体中获得可靠信号。一些研究者建议将微流控技术与“中等流体”结合,——以小型化的方式附加到中等尺寸的设备中,可以浓缩样品,易于检测。生物学家还受他们所使用微孔板的几何限制。Caliper和其他的一些公司正在开发可以将样品直接从微孔板装载至芯片的系统,但这种操作很具挑战性。美国Corning公司Po Ki Yuen博士认为,要说服生产商将生产技术转移到一个还未证明可以缩减成本的完全不同的平台,是极其困难的。MEMS 工艺实现超薄柔性生物电极定制,用于脑机接口电刺激与电信号记录。采用MEMS加工的微流控芯片的MEMS加工
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。上海微流控芯片一体化多材料键合技术解决 PDMS 与硬质基板密封问题,推动复合芯片应用。
微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化学方法对其表面改性,然后可以使用光刻和蚀刻技术将微通道等微结构加工在上面。玻璃材料的加工步骤与硅材料加工稍有差异,主要步骤有:1)在玻璃基片表面镀一层 Cr,再用甩胶机均匀的覆盖一层光刻胶;2)利用光刻掩模遮挡,用紫外光照射,光刻胶发生化学反应;3)用显影法去掉已曝光的光胶,用化学腐蚀的方法在铬层上腐蚀出与掩模上平面二维图形一致的图案;4)用适当的刻蚀剂在基片上刻蚀通道;5)刻蚀结束后,除去光刻胶,打孔后和玻璃盖片键合。标准光刻和湿法刻蚀需要昂贵的仪器和超净的工作环境,无法实现快速批量生产。
利用微流控芯片对tumour标志物检测:通过检测tumour特异性生物标志物含量可以在早期得知患病信息,也可用于监测抗tumour药物治疗效果。在tumour检测领域,Regiart等研制一种用于tumour生物标志物检测的超敏感便携式微流控设备,总检测时间只需20 min,具有稳定性高、携带方便、敏感性高等优点。由于tumour的分子机制复杂,不能依靠单一生物标志物来诊断,同时测定一组生物标志物可显著提高诊断的特异性和准确性。Jones等人设计了一款可同时检测8种标志物的微流控免疫芯片,用于诊断前列腺cancer并区分是否具有侵袭性,以减少患者不必要的活检和手术。深硅刻蚀实现 500μm 以上深度微流道,适用于高压流体控制与微反应器。
安捷伦在微流控技术平台上的三个主要产品是Agilent 2100、 Bioanalyzer/5100、 Automated Lab-on-a-Chip (后有斯坦福大学Stephen Quake研究小组开发的微流体控制因素大规模地综合应用和瑞士Spinx Technologies开发的激光控制阀门。澳大利亚墨尔本蒙纳士大学的研究者正在开发可在微通道内吸取、混合和浓缩分析样品的等离子体偏振方法。等离子体不接触工作流体便可产生“推力”,具有维持流体稳定流动,对电解质溶液不敏感也不受其污染的优点。瑞士苏黎士联邦工业大学的David Juncker认为,流体的驱动没有必要采用这类高新技术,利用简单的毛细管效应就可以驱动流体通过微通道。微流控芯片的发展历史。上海微流控芯片一体化
微流控芯片技术用于单细胞分析。采用MEMS加工的微流控芯片的MEMS加工
硬质塑料微流控芯片的耐候性设计与工业应用:在工业检测与环境监测领域,硬质塑料微流控芯片因耐高低温、抗化学腐蚀的特性成为优先。公司针对PMMA、PS等材料开发了紫外稳定化处理工艺,使芯片在-20℃至60℃温度范围内保持结构稳定,适用于户外水质监测与工业过程控制。表面亲疏水改性技术可根据检测需求调整,例如在油液杂质检测芯片中,疏水表面有效排斥油相,确保固体颗粒在流道内的高效捕获;在酸碱浓度检测芯片中,亲水性涂层促进电解液均匀分布,提升传感器响应速度。配合热压成型工艺的高精度复制能力,单芯片流道尺寸误差<1%,满足工业自动化设备对重复性的严苛要求。典型应用包括润滑油颗粒计数芯片、化工反应过程监测芯片,其低成本与高可靠性优势推动了微流控技术在非生物领域的规模化应用。采用MEMS加工的微流控芯片的MEMS加工