微流控液滴芯片：应用于基础的材料筛选和材料筛选

微流控液滴芯片：应用于基础的材料筛选和材料筛选

?微流控液滴芯片是微流控芯片的一种重要模式,液滴的核心功能是微反应器。微流控芯片液滴通量极高,体积极小,它当然应该在以反应为基础的材料筛选和材料合成领域找到应用出口。

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?对不同材料作高通量筛选是微流控液滴芯片应用的一个重点领域。比如,对基于小分子库的新药筛选而言,体量大到百万级别,如果采用常规方法筛选,成本极高,耗时极长,作为已知的最小微反应器的微流控液滴芯片, 应是解决这一类问题理想的替代技术。

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?一般而言,液滴的直径从5μm到120μm ,也即体积从0. 05 pL 到约1 nL,通常的产生速率为 1 kHz,一天处理的样本量多达10 ,如果用一个有缺口的分配器代替原有的硬质分配器,分选过程更可提高10 倍;液滴运行过程的噪声很低,稀有粒子的有效浓度可以提高,液滴的包裹又杜绝了液滴内的物质和通道壁接触的机会,因此使液滴内的物质的检测灵敏度得以保证;微流控液滴芯片还有一个特别重要的优点,即承载所有这些液滴运动的流体精准可控。

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?Staffan 等把液滴微流控芯片用于工业酶的筛选。他们用紫外光照射可产生全基因变性的酵母细胞库,加入溶剂使酵母溶解,经超声分散和再稀释后,将

温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作

温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作 【摘要】微流控芯片在生物工程、医学等领域有很广泛的应用背景。基于MEME工艺技术研究人员设计并制作一种可以实时温度控制的PCR-CE微流控芯片。其中芯片系统设计主要包括芯片结构的制作和温度控制电路的设计两部分，本文详细介绍了芯片的组成、制作过程、温度控制电路的硬件系统设计、程序设计等主要内容，并进行相关实验验证了芯片的可操作性。 【关键词】微流控芯片；PCR-CE；Labview；温度控制 1.引言 微流控芯片的研究和发展已成为生物与医疗等领域的一个重点课题，因此设计一种能够完成某种实验的功能化芯片平台已成为科研人员关注的重点，性能良好的微流控芯片可以很好的解决实验中所遇到的难题，并且相对于其他大型设备，具有结构微小、使用便捷和制作费用较低等优势[1]。 基于上述微流控芯片的优势所在，利用微加工技术的特点，制作出一种集成式的PCR-CE芯片，主要目的是利用其作为PCR反应与CE分离检测的实验平台，较为方便与快捷的进行生物反应实验。 2.PCR-CE芯片的设计模型 我们设计的PCR-CE微流控芯片主要是要把分子的PCR反应与CE检测这两部分功能实现在同一块的芯片上，因为DNA的合成出的产物混在原料中，需要CE过程分离，并对产物进行检测，所以这两部分是一个连续的过程，相辅相成，因此将PCR与CE集成在同一块芯片上，提高了生物检测的效率。 本文设计的PCR-CE芯片为双层结构，基于玻璃材料具有热传导效果好、光学性能较好、表面改性容易、生物性能好、电渗效果优良等特性，以及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS)具有获得高深宽比结构、生物性能较好、价格低廉和加工周期较短等特性[2]，采用PDMS-玻璃的复合芯片结构。其中PDMS材料可以作为PCR反应腔室和CE分离的制作材料；玻璃材料作为芯片的基底，同时两者的封装键合的工艺简单实用，且封装后效果较好，所以便于制作出PDMS-玻璃的结构芯片。 3.加工与制备 加工制备芯片主要采用MEMS工艺，分别对芯片的上层PDMS盖片与下层Pt电极层进行微加工处理。下面主要讲解芯片的加工过程。 3.1 掩膜版的制作

微流控芯片的发展及制造工艺介绍

微流控芯片的发展及制造工艺介绍 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的“微”与“全”，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重动、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显着地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百

微流控芯片的加工方法

微流控芯片的加工方法 MEMS技术是u-TAS发展的基础，也是微流控芯片加工中最广泛采用的方法。MEMS加工技术包括了常规平面工艺中的光刻、氧化、扩散、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)生长、镀膜、压焊等，又增加了三维体加工工艺，如双面光刻、各向异性和各向同性化学腐蚀、等离子或离子束深刻蚀、LIGA技术、硅—硅键合、硅—玻璃键合等。 目前，国际上应用较为广泛的MEMS制造技术有牺牲层硅工艺、体微切削加工技术和LIGA工艺等，新的微型机械加工方法还在不断涌现，这些方法包括多晶硅的熔炼和声激光刻蚀等。结合微流控芯片的具体功能要求与芯片选用的材料特性，微流控芯片的加工工艺在MEMS加工工艺基础上有所发展，主要包括光刻和蚀刻等常规工艺，以及模塑法、软光刻、激光切蚀法、LIGA技术等特殊工艺。 1、硅质材料加工工艺 在硅材料的加工中，光刻(lithography)和湿法刻蚀(wetetching)技术是2种常规工艺。由于硅材料具有良好的光洁度和很成熟的加工工艺，主要用于加工微泵、微阀等液流驱动和控制器件，或者在热压法和模塑法中作为高分子聚合物材料加工的阳模。光刻是用光胶、掩模和紫外光进行微制造。光刻和湿法蚀刻技术通常由薄膜沉淀、光刻、刻蚀3个工序组成。

首先在基片上覆盖一层薄膜，在薄膜表面用甩胶机均匀地附上一层光胶。然后将掩模上的图像转移到光胶层上，此步骤为光刻。再将光刻上的图像，转移到薄膜，并在基片上加工一定深度的微结构，此步骤完成了蚀刻。 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胶；2)利用光刻掩模遮挡，用紫外光照射，光胶发生化学反应；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，除去光胶和牺牲层，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， 2、高聚物材料加工工艺 以高聚物材料为基片加工微流控芯片的方法主要有：模塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法和软光刻等。模塑法是先利用光刻和蚀刻的方法制作出通道部分突起的阳模，然后在阳模上浇注液体的高分子材料，将固化后的高分子材料与阳模剥离后就得到了具有微结构的基片，之后与盖片(多为玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。这一方法简单易行，不需要高技术设备，是大量生产廉价芯片的方法。热压法也需要事先获得适当的阳模。热压法的具体步骤为：在热压装置中将高聚物基片与阳模紧贴在一起，当基片加热到软化温度后，对阳模施加压力，可在基片上印制出相应的微结构，将阳模和基片一起冷却后脱模，就得到所需的微结构。此法比较适用于PMMA和PC等聚合物材料。LIGA技术适合高深宽比的聚合物芯片的制作，其加工流程是由X光深层光刻，微电铸和微复制3个环节构成。X光深层光刻可以在光胶中得到高深宽比的微通道；微电铸是在显影后的光胶图像间隙(微通道)中沉积金属，去掉光胶后得到所需微通道的阳模；微复制是在阳模上通过复制模塑方法在高聚物材料上形成所需的微通道结构。除了可制作较大高宽比的结构，与其它微细加工方法相比，LIGA技术还具有应用材料广泛，可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等；可制作任意截面形状图形结构，加工精度高，可重复复制，符合工业上大批量生产要求，制造成本相对较低。激光刻蚀法是一种不同于以往方法的新加工方法，它可直接根据计算机CAD数据在金属、塑料等材料上加工微结构，是一种非接触式的加工手段。它利用紫外激光使高分子材料曝光，把二维图形复制下来，通过控制曝光的强度控制材料的刻蚀深度，最终用压力吹去降解产物，得到有通道的微流控基片，该方法加工简便快捷，但是对技术设备要求较高 3、软光刻加工工艺

微流控芯片五大优点及四大缺点分析

微流控芯片五大优点及四大缺点分析 微流控的五大优点（一）集成小型化与自动化微流控技术能够把样本检测的多个步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道的尺寸和曲度、微阀门、腔体设计的搭配组合来集成这些操作步康，最终使整个检测集成小型化和自动化。 （二）高通量由于微流控可以设计成为多流道，通过微流道网络可以同时将待检测样本分流到多个反应单位，同时反应单元之间相互隔离，使各个反应互不相干扰，因此可以根据需要对同一个样本平行进行多个项目的检测。与常规逐个项目检测相比，大大缩短了检测的时间，提高了检测效率，具有高通量的特点。 （三）检测试剂消耗少由于集成检测的小型化，使微流控芯片上的反应单元腔体非常小，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试剂，大大降低了试剂的消耗量。 （四）样本量需求少由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别。此外还可以直接用全血进行检测，对于婴儿、老人、残疾人这些血量少、静脉采集困难的人群，使其检测更加方便;或者是非常珍贵稀少的样本，使其多项指标检测成为可能。 （五）污染少由于微流控芯片的集成功能，原先在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，使人工操作时样本对环境的污染降低到最低程度。例如在分子核酸类检测中，无论是样本本身，还是制备后准备用于检测的核酸，均会对实验室造成污染，气溶胶的扩散使得后续样本检测容易出现假阳性。这也是为什么常规分子核酸类检测需要至少在3个房间分别进行不同的操作。微流控技术的使用很好的解决了这一问题。 正因为微流控具有以上几个重要的优势和优点，使其成为了POCT的首选。而我们判断这类产品在市场上有没有需求和竞争力，可以从这几个方面上进行判断。 微流控的四大缺点（一）核心技术缺乏规范和标准一个成熟的微流控产品，往往需要配套使用的试剂，核心的微流控芯片，芯片驱动平台，光电检测模块，信号处理模块以及人机

微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用

动物医学进展,２０１９,４０(５):１１５Ｇ１１９ P r o g r e s s i nV e t e r i n a r y M e d i c i n e 微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用 一收稿日期:２０１８Ｇ０２Ｇ２７ 一基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６Y F D ０５００７０７);河南省科技厅基础与前沿研究项目(１６２３００４１０１６６ )一作者简介:陈凯丽(１９９１－) ,女,河南郑州人,硕士研究生,主要从事动物寄生虫学研究.?通讯作者陈凯丽,刘珍珍,王朋林,郑一玲,菅复春? (河南农业大学,河南郑州４５０００２ )一一摘一要: 微流控芯片是以微米尺度对被检测流体样品进行操作为特点的技术,与传统的检测方法相比,具有样品消耗少二速度快二效率高等优势.近年来,基于该技术已开发出很多方便快捷的检测方法,例如毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测二光学检测等.随着畜牧养殖业的规模化和集约化发展,动物疾病对畜牧业的影响日益加大.因此,早期快速检测动物疫病病原具有重要的社会效益和经济价值.论文就几种常用微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医领域的应用进行综述,以期为动物疾病诊断提供参考.一一关键词: 微流控芯片;检测方法;畜牧兽医;应用中图分类号:S ８５３．２１ 文献标识码:A 文章编号:１００７Ｇ５０３８(２０１９)０５Ｇ０１１５Ｇ０５ 一一人类基因组计划的提前完成在很大程度上有赖于美国P EB i o s y s t e m s 公司研制出的高效毛细管自动测序仪,同时也向人们展示了先进检测技术的重要性.微流控芯片(m i c r o f l u i d i c c h i p )检测技术与传统的分析仪器比较,具有使用成本低二样品体积小二 灵敏度高二易于和其他技术设备集成以及良好的兼 容性等显著优势[ １] .该技术是在数平方厘米的芯片上对化学或者生物样品进行操作和检测的一种生物芯片技术,可以完成样品的预处理二分离二稀释二混 合二化学反应二检测以及产品的提取等所有步骤[ ２Ｇ３ ].因其独特的优势,无论在基础研究还是产品的开发方面都受到国际上的广泛关注,目前在生命科学等诸多领域都得到了广泛的应用,本文主要概述了几种常用的微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医检测中的应用. １一微流控芯片技术的发展简介 微流控芯片技术也叫芯片实验室(l a bo na c h i p ,L O C ),是一种以在微米尺度空间完成对化学或生物样品的常规化学和生物实验室功能为主要特 征的技术平台[４] ,简单地说就是在便携设备上甚至 是邮票大小的芯片上实现常规分析实验室所能承担 的功能.该技术是由瑞士学者在１９９０年提出[５] , 但是当时并没有得到人们的关注,发展前景不是十分明朗.直到１９９４年美国橡树岭国家实验室对芯片 毛细管电泳的进样方法进行改进[６] ,使其性能和实 用性得到了很大的提高,这在很大程度上促进了微流控芯片技术的发展.在２００４年被美国B u s i n e s s ２．０杂志列为 改变未来的７种技术之一 .微流控芯片检测技术虽然在我国的研究起步较 晚,由于科研工作者的不断探索,也得了一定的成就.方肇伦院士率先在国内开展微流控分析系统的研究,发起并组织的 沈阳国际微流控学学术论坛 显著推动了微流控学在我国的发展.林炳承作为我国微流控芯片领域的推动者,其所著的?图解微流控芯片实验室?一书为该领域的研究提供了相应的参考依据. ２一微流控芯片不同检测方法及其在畜牧兽 医中的应用 一一微流控芯片的检测方法主要涵括毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测及光学检测.２．１一毛细管电泳 毛细管电泳(c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s ,C E )又称高效毛细管电泳(h i g h p e r f o r m a n c ec a p i l l a r y e l e c Ｇt r o p h o r e s i s ,H P C E ),是依据样品中各种组分的浓度不同和分配行为上的差异来实现分离的继高效液相 色谱之后又一新型的液相分离技术[ ７] .雄性激素是调控动物繁殖行为的主要因子,而睾酮作为雄激素中最重要的激素不仅能够促进副性腺功能还能刺激 精子,对于多胎动物具有十分重要的作用.H u a n g Y 等[８] 将微流控芯片毛细管电泳与化学发光检测器 相结合,在最佳条件下仅需３０s 即可准确的检测出 睾酮,这为调控动物的繁殖行为提供了快速有效的

PDMS微流控芯片的制作

PDMS微流控芯片的制作 摘要：采用最常见的材料PDMS制作微流控芯片，PDMS作为高分子聚合物中的固化型聚合物，被 广泛运用于制备微流控芯片。芯片由PDMS基片和PDMS盖片组成，微流控沟道位于基片上，由盖片进行密封 关键词： PDMS 固化型聚合物微流控芯片基片盖片 1 引言 微流控分析芯片的加工技术起源于半导体及集成电路芯片的加工，但芯片通道的加工尺寸远大于大规模集成电路，芯片的大小约数平方厘米，微通道宽度和深度为微米级，因此对加工技术的要求要低一些。另一方面，对芯片材料的选择，微通道的设计，微通道的表面改性及芯片的制作则是微流控分析芯片的关键问题。 最早的微流控芯片是用单晶硅制作。这主要得益于成熟的微电子和微机械加工技术。玻璃微流控芯片具备优良的光学性能和支持电渗流特性，易于表面改性，可直接借鉴传统的毛细管电泳分析技术，因此在微流控芯片发展初期受到更多重视并得到相应发展，至今仍是最广泛使用的芯片之一。用玻璃材料制作微流控芯片具有很多的优越性，但聚合物以其较玻璃价廉，制作方法简单，生产成本低，可制作一次性使用芯片等特点，正日益为人们所关注。制作聚合物芯片的方法有复制，浇注，注塑，热压等，可在微米尺度范围内加工具有复杂微通道网络的聚合物基片。制作的基片与盖片封合，形成微流控通道。通道表面可进行改性，以提供合适的物理，化学或生物功能，如制成亲水性，易于溶液的装载;制成疏水性则可用作毛细阀，蛋白质，酶或免疫分子的固定和表面电荷的附着。聚合物具有多样化的物理和化学性质，针对特定的应用可选择不同的聚合物。 2 PDMS微流控芯片的制作 2.1 制作材料 聚二甲基硅氧烷（PDMS），固化剂 , SU-8光固胶,培养皿，锡纸，沾灰胶，打孔器 2.2 制作过程 2.2.1 模具的制作

微流控芯片研究进展与应用

“Lab‐on‐a‐Chip” 二十一世纪的分析测试平台 分析测试无疑是人类最频繁的科学技术活动之一。在人类发展的历史上，分析测试技术对科学技术的进步和经济的发展起到了至关重要的作用。在以生命科学为主导的21世纪，分析测试技术集中体现了当今世界各项高新技术的综合水平，总的发展方向是更加微型化、自动化、快速化与便携化。20世纪90年代出现的微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems, μ-TAS）完全符合这一战略目标。 μ-TAS又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），是指通过微电子领域已经发展成熟的微型机电技术（Micro-electromechanical Systems, MEMS）在一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，该平台集成了生物和化学分析领域中所涉及各种基本操作单位，如样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等，可取代常规生物或化学实验室的各种功能。芯片实验室的优势在于分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学与生物学、医学和工程学的交叉，有利于实现分析检测从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化这一目标。 计算机芯片使计算微型化，而芯片实验室使实验室微型化，因此，在生物医学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而分析速度成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上花很少量样品和试剂，以很短的时间同时完成；在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪

(整理)微流控芯片材料PDMS表面改性

微流控芯片材料PDMS表面改性

目录 第1章微流控芯片 0 1.1 微流控芯片应用 0 1.2 微流控芯片材料 0 1.3 PDMS (1) 第2章蛋白质在材料表面的吸附 (3) 2.1 蛋白质吸附过程中的相互作用力 (3) 2.2 蛋白质吸附和脱附过程 (4) 2.3 蛋白质在材料表面吸附过程影响因素 (5) 2.3.1 蛋白质 (5) 2.3.2 溶液 (5) 2.3.3 材料 (5) 第3章PDMS表面改性 (7) 3.1 PDMS表面改性方法 (7) 3.1.1 物理修饰法 (7) 3.1.2 化学修饰法 (7) 3.2 PDMS紫外光照处理 (8) 3.3 PDMS表面枝接聚乙二醇（PEG） (9) 3.3.1 枝接过程 (9) 3.3.2 实验结果和表征 (10) 3.3.3 枝接PEG抗蛋白质吸附机理 (11) 参考文献 (13)

第1章微流控芯片 20世纪90年代，Manz A等人首先提出微型全分析系统（miniaturized total analysis system，μ-TAS）的概念，其中芯片式μ-TAS也称芯片实验室（Lab on a chip），根据原理不同分为微流控芯片和微阵列芯片。 微流控芯片又称芯片实验室（Lab on a Chip），是微机电加工技术（MEMS）的一个典型应用，在硅、石英、玻璃或高分子聚合物[1] 等基质材料上加工出微管道、微阀、微泵、微反应器、电极等功能单元，基于分析化学的相关理论和技术，实现生物或者化学领域所涉及的样品纯化、反应、萃取、分离、检测等一系列功能的实验装置，以微尺寸效应为基础，以微管道网络为基本特征，以微流体为核心。 微流控芯片结合“微”和“全”的优点，具有较高的分析效率和极大的试剂消耗量，实现生物样品分析检测的集成化、自动化、便携化。从本世纪初开始，微流控芯片技术得到飞速发展。作为微流控芯片的基本载体，材料对芯片加工精度和功能等有极其重要的意义，芯片材料的研究也在不断深入。 1.1微流控芯片应用 微流控芯片所表现出的整体性和系统性具有难以估量的潜在能力，使得微流控芯片具有了强大的发展活力和美好的应用前景。随着研究工作的深入展开，微流控芯片的发展已经远远超越了发展初期的雏形—毛细电泳芯片，主要应用方向包括蛋白质[2] 、核酸和肤等的分离分析，以及酶分析、免疫分析、多相化学反应等，己经涉及的应用领域包括疾病诊断、环境检测、食品安全、司法鉴定、体育竞技以及反恐、航天等事关人类生存质量的诸多方面。 1.2微流控芯片材料 微流控芯片材料主要分为硅质材料、聚合物材料和其他材料，其基质材料具体分类、优缺点如表1-1所示。

一文了解微流控芯片技术的发展和未来

一文了解微流控芯片技术的发展和未来 从1990年Manz等人首次提出了微型全分析系统的概念，到2003年Forbes 杂志将微流控技术评为影响人类未来15件最重要的发明之一，微流控技术得到了飞速的发展，其中的微流控芯片技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在生物、化学、医药等领域都发挥着巨大的作用，成为科学家手中流动的“芯”。 微流控芯片技术 微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。通过在微尺度下流体的控制，在20世纪80年代，微流控技术开始兴起，并在DNA芯片，芯片实验室，微进样技术，微热力学技术等方向得到了发展。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技术（Microfluidics）实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛

微流控芯片加工技术解析

微流控芯片加工技术解析 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的微与全，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重動、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （生化分析仪，Aglient），可提供用于核酸及

微流控芯片技术详解_微流控技术在生物医学上的应用

微流控芯片技术详解_微流控技术在生物医学上的应用 微流控芯片技术（Microfluidics）是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 本文首先介绍了微流控技术原理及微流控芯片的工作原理，其次详细的阐述了微流控芯片技术，最后介绍了微流控技术在生物医学上的应用，具体的跟随小编一起来了解一下。 微流控技术原理微流控（microfluidics ）是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。 微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10*至10~18升，1立方毫米至1立方微米）流体。最初的微流控技术被用于分析。微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小。微流控既利用了它最明显的特征一一尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。 微流控芯片的工作原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成

微流控芯片的前景分析

微流控芯片的前景简介 微流控技术从最近十几年来就一直带有很多明星光环，比如2006年7月，Nature杂志将微流控技术称为“这一世纪的技术”，在2004年美国Business 2.0杂志封面文章称其是“改变未来的其中新技术之一”。所以焜哥有理由相信，微流控技术将会是21世纪具有革命性的一项科学技术。 据某证券投资公司的行业报告称：微流控芯片产业的产值在2015年为28亿美元，到2018年市场规模将达到58亿美元，年复合增长率（CAGR）超过了27%。这么高的复合增长率，让焜哥看得真是鸡血沸腾啊。。。 （微流控即时诊断市场预测，法国市场研究机构Yole Development提供的数据，转载自互联网）

微流控作为一项革命性的技术，可以应用的领域非常多，比如目前应用最为广泛的医疗诊断领域，食品安全领域，环境监测领域等。下图简单总结了几个微流控可以大展身手的领域。 即时检验（Point-Of-Care-Testing，POCT）是体外诊断（IVD）行业的一个新兴细分行业，也是目前微流控应用最为市场化的一个行业，国外有很多公司已经开发出了快速，安全，准确度高的微流控芯片，这些芯片功能齐全，形状多样。如下图为几种成功的微流控技术与POCT结合的应用场景。

POCT的快速发展离不开检验技术的不断升级，更新，截止目前为止，POCT从初期的干化学，免疫层析技术已经发展到了目前的传感器技术，生物芯片技术，以及代表未来技术潮流的微流控芯片技术等，这些技术的发展遵循的路线可以大体上分为：（按照样本与试剂接触媒介的不同）“Tube，Chip，Paper”三个阶段。从下图可以看出微流控技术在POCT中所占据的技术地位。

微流控芯片文献总结

7月18号星期三 ○1Microfluidic微流控芯片技术μTAS 微全分析系统Microfluidic Fiber chip微流控光纤芯片 ○2PDMS 聚二甲基硅氧烷用来制作微流控沟道 优点：良好地绝缘性，能承受高压，热稳定性高，适用加工各种生化反应芯片；具有优良的光学特性，可应用于多种光学检测系统。与传统的硅、玻璃相比PDMS的原材料价格便宜，芯片加工成本低，制作周期短，可重复使用。 ○3电泳：带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。利用带电粒子在电场中的移动速度的不同而达到分离的技术叫做电泳技术。带电粒子在电场的作用下，单位时间移动的距离即为迁移率。 ○4光电倍增管（PMT）photomultiplier能将微弱的光信号通过光电效应转变成电信号并利用二次发射电极转为电子倍增的电真空器件。雪崩光电二级管（APD）avalanche photodiode一种半导体光器件，在加大偏压的作用下会产生雪崩（光电流成倍的激增）的现象。 有机发光二极管（OLED）一种薄膜多层器件，由碳分子或聚合物组成，能通过细微的改变器件的化学组成来调节OLED的发光波长峰值 ○5光电导效应：入射光子射入到半导体表面，吸收产生电子空穴对，自生电导增大 光生伏特效应：一定波长的光照射到非均匀半导体（PN结），在自建

场的作用下，半导体内部产生光电压。 ○6微流控光纤芯片是把光纤植入到芯片中并与微流控沟道垂直对准，用来激发微流控沟道中带荧光物质标记的DNA或氨基酸以产生荧光信号。材料大多数是多模光纤和PDMS。 集成在芯片上的光纤作为激发光源，可使激发光斑的大小与微流控沟道的深度尺寸相接近，提高了检测灵敏度，省去了光学聚焦系统。

微流控芯片细胞捕获分离方法概述

微流控芯片细胞捕获分离方法概述 董盛华1）张晶2）葛胜祥2）** （1）厦门大学生命科学学院，厦门大学国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心，厦门 361100） 2）厦门大学国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心，厦门 361100） 摘要细胞捕获分离是免疫学、诊断检测、病理研究等学科经常用到的生物学实验方法.近年来微流控芯片平台的细胞捕获分离方式花样繁多，层出不穷，它具有可快速检测、所需样本量少、节约试剂、成本低廉等优势.本文主要对近年来多种微流控细胞捕获分离的方法，以免疫捕获分离和无标签细胞分离两类对其进行介绍.免疫捕获分离是较为传统的细胞捕获分离方式，它的特异性好，捕获分离后的细胞纯度较高.无标签细胞分离是近几年热门发展的技术手段，它采用物理与生物相结合的方式，能较好的保持细胞的完整性和生物活性.细胞捕获分离在微流控平台的应用虽然发展迅速，但其在工业化生产和微型化整合等方面还存在一些问题，只有解决生产问题，细胞捕获分离在微流控平台的应用才真正具有实际价值，可以真正作为一种技术手段用于日常的实验操作和医学检测中.就目前而言，细胞捕获分离在微流控芯片中还具有很大的发展前景. 关键字微流控芯片，细胞分离，免疫捕获，无标签细胞分离 学科分类号Q81，R44 1 *国家自然科学基金，基于微流控集成芯片的全自动CD4+T淋巴细胞计数HIV艾滋病现场检测方法研究资助（81371711）. **通讯联系人. Tel:135******** , E-mail: sxge@https://www.wendangku.net/doc/e97346214.html, 收稿日期：2016-06-27，接受日期：2016-10-20

2 生物化学与生物物理进展Prog. Biochem. Biophys. 1 引言 细胞捕获分离是指把在液体中的多种混合细胞通过物理化学生物等手段，从液体中分离出一种或几种细胞的过程.细胞捕获分离作为生物学、医疗诊断、毒理监测等方面的重要实验内容，一直是实验室研究的一个热点.细胞捕获分离后可用于细胞计数、细胞培养、细胞免疫及细胞周期状态观测等后续实验，是一种必不可少的实验手段. 在很多时候，细胞计数与细胞捕获分离的区分并不明确，细胞计数常会用到细胞捕获分离作为前置手段，但很多细胞计数的手段和方法并不能适用于细胞捕获分离.细胞计数只要求得到规定样品中目的细胞数，在很多时候可以通过破坏细胞结构[1]或在混合样品中直接针对特定细胞的电容电阻进行测定[2]，并不一定要对目的细胞进行捕获分离.而细胞分离则需要从样本中有针对性的分离出所需细胞，往往对收集后的细胞还有较高的要求，需要保持细胞原有的形态，甚至一些实验还要求细胞生长状态正常，以便对其进一步的观察和研究.这就大大限制了细胞分离的方法，提高了难度. 细胞计数主要包括白细胞、红细胞、循环肿瘤细胞等细胞计数.白细胞计数（包括CD3+/CD4+/CD8+ T 淋巴细胞计数等[3]）常用于检测炎症反应、人体免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus,HIV）感染[4]、寄生虫感染等与人体免疫相关的疾病[5]，其数值的升高和降低都会对体内免疫系统产生巨大影响，常作为人体健康状况的重要参照指标.红细胞计数作为血常规的一个检测指标，常用于贫血、白血病等病症的检测.另外，近年来针对癌症相关研究的不断突破，计数检测外周血中痕量循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells, CTCs）也成为了癌症诊断的一个生物标志物，可以检测癌细胞的迁移[6].除细胞计数外，生物科学和医疗诊断的前期实验也常需要细胞分离技术，为后续如药物刺激、细胞培养等实验研究做准备. 目前细胞分离的手段多种多样，如流式细胞分离、蔗糖密度梯度离心细胞分离、介电电泳分离[7]等，在本篇文章中就不做赘述.本文具体介绍的是这几年迅速发展起来的微流控平台的细胞捕获分离技术. 2 微流控芯片发展介绍 微流控芯片技术是指把生物、化学等实验的基本操作过程集成到一块芯片上，其芯片内部结构中至少有一维为微米甚至纳米尺度规格结构，可以自动完成实验及分析的全过程.由于微流控芯片具有集成性、高通量、检测快速、操作便利、所需样本量少、低耗能低成本等优点，近年来其在药物筛选、环境检测、司法检测、临床诊断和生物医药研究等众多科研与生活领域拥有越来越广阔的应用前景[2]. 图一微流控芯片结构示意图 Fig.1 The structure diagram of microfluidic chips 微流控芯片主要是在微米尺度下操控的流通技术，但是与传统的流通技术相比，微流控系统一个最重要特征就是微型化，而且同时要考虑便于携带和检测，微流控芯片在精细结构上要比流体技术更为复杂.微流控芯片的主要构成部分根据不同的实验目的与需求会有很大的不同，有关细胞捕获分离的微流控芯片，