微流控芯片技术采用先进的MEMS和半导体跨界创新策略,是生命科学和生物医学领域的新兴科学。该技术能够有效控制液体的物理化学反应。由于其微型缩小方法,它带来了高质量交换和高通量。它主要用于药物发现、蛋白质组学、药物筛选、临床分析和食品创新。目前,各种类型的微流控芯片用于各项领域。与传统方法相比,微流控芯片技术在耗时和所需样品和试剂量方面具有很大优势。在药物研究中,微流控创新可以与其他各种检测设备集成,例如PCR,ESI-MS,MALDI-MS和GC-MS等。利用微流控芯片对自身抗体检测。四川微流控芯片系统
Yuen博士所领导的研究小组的研究领域包括MEMS微电动机械系统、光学和微流体学,目前致力于研发新药的非标定检测系统方面的研究。与芯片之间的比较美国CascadeMicrotech公司的CaliSartor认为,当今生命科学领域的微流体与20年前工业领域的半导体具有相似之处。计算机芯片的开发者解决了集成、设计和增加复杂性等问题,而微流体技术的开发者也正在从各方面克服微流控技术所遇到的此类问题。Cascade的市场在于开发半导体制造业的检验和分析系统,现在希望通过具微流控特征和建模平台的L-Series实现市场转型。个性化微流控芯片设计基于MEMS发展而来的微流控芯片技术。
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
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。微流控芯片的发展历史。
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。微流控芯片技术用于毛细管电泳分离。湖南微流控芯片单细胞分析
微流控芯片硅质材料的加工工艺。四川微流控芯片系统
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。四川微流控芯片系统