微流控芯片技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的新興工具。微流控芯片具有在不同材料(玻璃,硅或聚合物,如聚二甲基硅氧烷或PDMS,聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA)上的一組凹槽或微通道。形成微流控芯片的微通道彼此互連以獲得期望的結(jié)果。微流控芯片中的微通道的組織通過穿透芯片的輸入和輸出與外部相關(guān)聯(lián),作為宏觀和微觀世界之間的界面。在泵和芯片的幫助下,微流控芯片有助于確定微流控的行為變化。芯片內(nèi)部有微流控通道,可以處理流體。微流控芯片具有許多優(yōu)點(diǎn),包括較少的時(shí)間和試劑利用率,除此之外,它還可以同時(shí)執(zhí)行許多操作。芯片的微型尺寸隨著表面積的增加而加快反應(yīng)。在接下來的文章中,我們著重討論各種微流控芯片的設(shè)計(jì)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。深入了解微流控芯片。湖北微流控芯片
微流控芯片的硅質(zhì)材料加工工藝:是在硅材料的加工中,光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術(shù)是2種常規(guī)工藝。由于硅材料具有良好的光潔度和很成熟的加工工藝,主要用于加工微泵、微閥等液流驅(qū)動(dòng)和控制器件,或者在熱壓法和模塑法中作為高分子聚合物材料加工的陽模。光刻是用光膠、掩模和紫外光進(jìn)行微制造。光刻和濕法蝕刻技術(shù)通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕3個(gè)工序組成。在薄膜表面用甩膠機(jī)均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉(zhuǎn)移到光膠層上,此步驟首先在基片上覆蓋一層薄膜,為光刻。再將光刻上的圖像,轉(zhuǎn)移到薄膜,并在基片上加工一定深度的微結(jié)構(gòu),此步驟完成了蝕刻。天津微流控芯片發(fā)展推動(dòng)微流控芯片技術(shù)的進(jìn)步。
美國圣母大學(xué)(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學(xué)家和免疫檢測(cè)professor合作研究,提高了微流控分析設(shè)備檢測(cè)細(xì)胞和生物分子的速度和靈敏性。同時(shí),Chang對(duì)交流電動(dòng)電學(xué)進(jìn)行了改善,因?yàn)樗J(rèn)為交流電(AC)可作為選擇平臺(tái),驅(qū)動(dòng)流體通過用于醫(yī)學(xué)和研究的微流控分析儀。微流控分析儀的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是常規(guī)的直流電動(dòng)電學(xué),但是使用時(shí)容易產(chǎn)生氣泡并引起物質(zhì)在電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)限制了直流電的應(yīng)用,此外,為保證其對(duì)流量的精確控制,直流電極必須放置在儲(chǔ)液池中,不能直接連接在電路中。
腸道微流控芯片(GoC):GoC系統(tǒng)模仿人類腸道的生理學(xué)。它解釋了腸道的主要功能,即消化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、腸神經(jīng)的調(diào)節(jié)、體內(nèi)廢物的排泄、以及伴隨微生物共生體的人體腸道的病理生理學(xué)。GoC模型主要用于精確復(fù)制具有所需微流控參數(shù)的腸道體內(nèi)環(huán)境。Kim等人研究了當(dāng)人類GoC被腸道微生物群落占據(jù)時(shí)腸道的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)齊兩個(gè)微通道(上部和下部)來設(shè)計(jì)微型器件,該微通道雕刻在PDMS層上,該P(yáng)DMS是通過基于MEMS的微納米制造工藝制作的模板翻模制備而來,且PDMS層由涂有ECM的多孔柔性膜隔開。如圖所示,該裝置被模仿人類腸道生理學(xué)的人腸上皮細(xì)胞包裹。這樣的系統(tǒng)可以模擬人類腸道在某些特定因素下的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng),即流體流速。微流控芯片的用途有什么?單分子免疫微流體生物傳感芯片是微流控技術(shù)在超高靈敏度生物檢測(cè)領(lǐng)域的一大應(yīng)用。
安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經(jīng)驗(yàn),并將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到了微流體技術(shù)開發(fā)上。微流體和生物傳感器的項(xiàng)目經(jīng)理Kevin Killeen博士在接受采訪時(shí)說,安捷倫的目標(biāo)是為終端使用者解除負(fù)擔(dān),“由適宜的儀器產(chǎn)品組裝成的系統(tǒng)可以讓非專業(yè)人士操縱專業(yè)設(shè)備”。微流體技術(shù)也需要適時(shí)表現(xiàn)出其自身的實(shí)用性和可靠性,例如,納米級(jí)電噴霧質(zhì)譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬,Killeen補(bǔ)充道:“對(duì)于生物學(xué)家來說,微流控技術(shù)的價(jià)值就在于此?!蔽⒘骺匦酒呔畚锊牧霞庸すに?。定制微流控芯片設(shè)計(jì)
微流控芯片硅質(zhì)材料的加工工藝。湖北微流控芯片
apparatus(體外組織培養(yǎng))微流控芯片(OoC)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),即微流控裝置內(nèi)的隔室增強(qiáng)了對(duì)微環(huán)境的控制,對(duì)物理?xiàng)l件的精確控制以及對(duì)不同組織之間通信的有效操縱。它還可以提供營(yíng)養(yǎng)和氧氣,為apparatus提供生長(zhǎng)元素,同時(shí)消除分解代謝產(chǎn)物。OoC的應(yīng)用可能在純粹的表面效應(yīng),即藥物產(chǎn)品被吸附到內(nèi)襯上,其次,層流可能表現(xiàn)出相對(duì)較小的混合程度。OoC有不同的類型:例如腦組織微流控芯片、心臟組織微流控芯片、肝組織微流控芯片、腎組織微流控芯片和肺組織微流控芯片。湖北微流控芯片