微流體的操控的難題:自動精確地操控液體流動是微流控免疫芯片的主要挑戰之一。目前通常依賴復雜的通道、閥門、泵、混合器等,通過控制閥門的開關實現多步驟反應有序進行。盡管各種閥門的尺寸很小,但使閥門有序工作需要龐大的外部泵、連接器和控制設備,從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動化。為盡可能減少驅動泵等輔助設備以使系統小型化,Mauk等研究人員結合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結構來減少或消除用于流體控制的輔助儀器,通過手指按壓充氣囊或充液囊實現流體驅動。此外研究人員還嘗試通過復雜的多層設計,更利于控制試劑加載、液體流動,如Furutani等人開發了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤形微流控設備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲液池、反應腔等,盡可能避免降低敏感性。微孔陣列技術實現液滴陣列化,用于數字 PCR、高通量藥物篩選等場景。海南微流控芯片之SAW器件
微流控芯片的硅質材料加工工藝:是在硅材料的加工中,光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術是2種常規工藝。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、微閥等液流驅動和控制器件,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、掩模和紫外光進行微制造。光刻和濕法蝕刻技術通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕3個工序組成。在薄膜表面用甩膠機均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉移到光膠層上,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,轉移到薄膜,并在基片上加工一定深度的微結構,此步驟完成了蝕刻。吉林微流控芯片加工廠利用微流控芯片對糖尿病做檢測。
微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化學方法對其表面改性,然后可以使用光刻和蝕刻技術將微通道等微結構加工在上面。玻璃材料的加工步驟與硅材料加工稍有差異,主要步驟有:1)在玻璃基片表面鍍一層 Cr,再用甩膠機均勻的覆蓋一層光刻膠;2)利用光刻掩模遮擋,用紫外光照射,光刻膠發生化學反應;3)用顯影法去掉已曝光的光膠,用化學腐蝕的方法在鉻層上腐蝕出與掩模上平面二維圖形一致的圖案;4)用適當的刻蝕劑在基片上刻蝕通道;5)刻蝕結束后,除去光刻膠,打孔后和玻璃蓋片鍵合。標準光刻和濕法刻蝕需要昂貴的儀器和超凈的工作環境,無法實現快速批量生產。
在過去的30年中,微流控芯片已經成為cancer therapy領域診斷和cure的重要工具??梢栽谖⒘骺匦酒线M行各種類型的細胞和組織培養,包括2D細胞培養、3D細胞培養和組織類apparatus培養。患者來源的cancer和組織以可見、可控和高通量的方式在微流控芯片上培養,這推進了個性化醫療的過程。此外,由于可定制的性質,微流控芯片的功能正在擴展。此外,已經發現它是較為方便快捷的,因為它能夠處理少量樣品,例如來自患者活組織檢查的細胞,提供高水平的自動化,并允許建立用于cancer研究的復雜模型。在開發用于cure診斷用途的微流控芯片方面做出了各種努力。微流控芯片定制方案。
微米級尺度微流控芯片的精密加工與應用:在0.5-5μm微米級尺度微流控芯片加工領域,公司依托MEMS光刻、深硅刻蝕及納米壓印等技術,實現亞微米級精度的微流道、微孔陣列及三維結構制造。電鏡下可見的精細流道網絡,其寬度誤差可控制在±50nm以內,適用于單分子檢測、液滴生成等超高精度場景。例如,在單分子免疫檢測芯片中,微米級微孔陣列可實現單個生物分子的捕獲與熒光信號放大,檢測靈敏度較傳統方法提升10倍以上。該尺度芯片的加工難點在于材料刻蝕均勻性與表面粗糙度控制,公司通過干濕結合刻蝕工藝與表面化學修飾技術,解決了高深寬比結構(如10:1以上)的加工瓶頸,成功應用于外泌體分選、循環腫瘤細胞捕獲等前沿生物醫學領域,為精細醫療提供器件支撐。深硅刻蝕實現 500μm 以上深度微流道,適用于高壓流體控制與微反應器。中國臺灣微流控芯片發展現狀
深硅刻蝕結合親疏水涂層,制備高深寬比微井 / 流道用于生化反應與測序。海南微流控芯片之SAW器件
利用微流控芯片對tumour標志物檢測:通過檢測tumour特異性生物標志物含量可以在早期得知患病信息,也可用于監測抗tumour藥物治療效果。在tumour檢測領域,Regiart等研制一種用于tumour生物標志物檢測的超敏感便攜式微流控設備,總檢測時間只需20 min,具有穩定性高、攜帶方便、敏感性高等優點。由于tumour的分子機制復雜,不能依靠單一生物標志物來診斷,同時測定一組生物標志物可顯著提高診斷的特異性和準確性。Jones等人設計了一款可同時檢測8種標志物的微流控免疫芯片,用于診斷前列腺cancer并區分是否具有侵襲性,以減少患者不必要的活檢和手術。海南微流控芯片之SAW器件