微流控芯片介绍

检验之星

什么是微流控芯片？
微流控芯片介绍
微流控芯片(microfluidic chip)通常又称生物芯片(Biochip)。微流控技术可以把常规生化分析中的采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等整个实验过程与功能集成在一块小小的硅基、玻璃、塑料或金属等固相材质上，形成一种包括多种微纳米管道和多个微纳升体积的反应腔体的微型芯片，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。为即时诊断(POCT)、基因测序、环境保护、食品安全和科学研究等应用领域服务。

01精准
现有快速诊断方法如胶体金、免疫层析等灵敏度和特异性低、重复性差，而微流控技术可在微米级通道内实现微量液体的精准定量处理和操控，可达到大型检测仪的准确性与灵敏度。

02高通量
微流控芯片上可以设计多个流道通道，通过微流通道网络同时将待检测样本分配到多个反应单元，同时反应单元之间相互隔离、互不干扰。不仅可以对同一样本进行多个项目并行检测，还可以同时处理多个样品，实现高通量检测。

03仪器小型化
通过微流道、微泵、微阀、腔体等设计组合，微流控技术能够在芯片上实现样本检测所需的多个步骤。由于检测仪器无需对液体进行操控，不仅实现了整机小型化和自动化，还节省了操作时间，提高了检测诊断的速度。

04试剂消耗少
微流控芯片特征尺度为微米级，反应单元腔室微小，体积从微升到纳升甚至到皮升。虽然试剂配方的浓度可能有一定比例的提高，但是试剂使用量远远低于常规检测方法，大大降低了试剂的消耗量。

05样本用量少
由于全部检测都在芯片上完成，因此对被检测的样本量需求也非常少，典型应用是需要微升甚至纳升级别，还可以直接使用全血进行检测。

06样本污染少
由于微流控芯片将传统实验室里需要人工完成的各项操作全部集成到芯片上自动完成，并且在洁净环境下制造和封接，流道密闭不仅避免了人工操作对样本的污染，也避免了样本对环境的污染。


从历史上看，微流控（微流体）和用作生命科学或分析科学应用的芯片实验室始于半导体行业的技术。因此，由于这些技术可用并允许微结构，因此它们被用于第一个微流体装置。适用于半导体行业所用技术的结构的材料是玻璃和硅。除了用于非生命科学微流体的喷墨打印机头外，第一批微流体设备由玻璃和硅制成，可以追溯到 1970 年代，斯蒂芬·特里的气相色谱仪集成在硅晶片上，功能强大但相当昂贵。这些半导体制造技术已经在许多工程研究所提供，因此这些学科在微流体学中率先出现，因为有精心设计的，但通常很昂贵的技术。

另一种制造技术是通过简单地采用半导体技术制造的微结构硅器件，并在称为铸造（通常也称为“软光刻”）的工艺中将结构复制到软聚合物中，只需将液体聚合物倒入有机硅基体上，硬化它，然后去除软聚合物复制品。这个过程可以重复几次，除了对硅母版的一次性投资外，从设备的角度来看，它是一种成本极低的技术。用于该工艺的材料是一种特殊的有机硅，通常是PDMS（聚二甲基硅氧烷）。

后来，微技术与注塑成型（一种用于标准生命科学塑料实验室器皿的传统制造技术）发生了合并。为了使这项技术可用于微流体，必须克服几个挑战。首先，必须生成能够承受数千到数十万复制周期的金属微结构母版。在成功复制之后，需要开发组装技术。目前微流体装置商业化的进展是由工业复制技术的采用以及各种市售聚合物推动的。这些最近的发展不仅使制造具有成本效益，而且允许微流控芯片的巨大设计自由度。

PMMA是一种透明的热塑性塑料，通常用作玻璃的轻质或防碎替代品。它有时被称为亚克力玻璃或Plexiglas。在化学上，它是甲基丙烯酸甲酯的合成聚合物。PMMA是一种具有酯基的丙烯酸酯聚合物。此功能可用于对表面进行化学改性。
PMMA可用于：
水溶液，包括稀酸和稀碱
醛
胺
油和脂肪

PMMA 不能与以下情况一起使用：
浓酸和浓碱
醇类
酯
酮
芳烃
卤代烃

PC是热塑性聚合物。与微流体中使用的其他材料（如Zeonor或Topas）相比，它的疏水性较低，因此通道显示出更好的填充行为。它可用于更高温度的应用，例如PCR。这种材料的缺点是与Topas，Zeonor或PMMA相比，具有相对较高的固有荧光，特别是可用的箔材料。
PC 可用于：
稀酸
油和脂肪
醇类
PC 不能与以下设备一起使用：
基地
酯
酮、醛
胺
芳烃

PS是一种热塑性聚合物。聚苯乙烯（PS）是由单体苯乙烯制成的芳香族聚合物，可以是硬质的或发泡的。标准聚苯乙烯透明、坚硬、易碎。树脂每单位重量非常便宜。它对氧气和水蒸气的阻隔性相当差，熔点相对较低。PS是生命科学中常规使用的标准材料之一，部分原因是其价格相对较低。例如，微量滴定板通常由PS制成。
PS可用于：
基地
丁醇、乙二醇
有机酸，如柠檬酸、甲酸、酒石酸
低温稀释的无机酸（氢氟酸除外）
矿物油
氧化氢

PS 不能与以下一起使用：
酮
酯
醚
卤代有机试剂
碳氢化合物（矿物油除外）

COC是热塑性聚合物。它是一种环烯烃共聚物（COC），完全非极性和无定形。它对水蒸气的渗透性非常低，对水的吸收能力很低。
COC 可用于：
水溶液，包括酸和碱
极性溶剂
MCS-油-04
硅油
COC 不能与以下情况一起使用：
非极性溶剂
矿物油（碳氢化合物）
脂肪
卤代烃

Zeonor是一种热塑性聚合物。它是一种环烯烃聚合物（COP），完全非极性和无定形。Zeonor对水蒸气的渗透性非常低，对水的吸收能力很低。
COP 可用于：
水溶液，包括酸和碱
极性溶剂
MCS-油-04
硅油

COP 不能与以下情况一起使用：
非极性溶剂
矿物油（碳氢化合物）
脂肪
卤代烃

Zeonex是一种热塑性聚合物。它是一种环烯烃聚合物（COP），完全非极性和无定形。Zeonex对水蒸气的渗透性非常低，对水的吸收能力也很低。

COP 可用于：
水溶液，包括酸和碱
极性溶剂
MCS-油-04
硅油

COP 不能与以下情况一起使用：
非极性溶剂
矿物油（碳氢化合物）
脂肪
卤代烃

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