微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台, 同时以分析化学为基础,以MEMS微机电加工技术为依托,以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象,是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上,且可以多次使用。包括:白金电阻芯片, 压力传感芯片, 电化学传感芯片, 声学微流控芯片,微/纳米反应器芯片, 微流体燃料电池芯片, 微/纳米流体过滤芯片等。微流控芯片技术用于毛细管电泳分离。北京微流控芯片设计
美国圣母大学(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士与微生物学家和免疫检测professor合作研究,提高了微流控分析设备检测细胞和生物分子的速度和灵敏性。同时,Chang对交流电动电学进行了改善,因为他认为交流电(AC)可作为选择平台,驱动流体通过用于医学和研究的微流控分析仪。微流控分析仪的驱动机制是常规的直流电动电学,但是使用时容易产生气泡并引起物质在电极发生化学反应的缺点限制了直流电的应用,此外,为保证其对流量的精确控制,直流电极必须放置在储液池中,不能直接连接在电路中。浙江微流控芯片市场规模为什么微流控芯片对我们很重要?
模型生物微流控芯片的设计Choudhary等人设计了多通道微流控灌注平台,用于培养斑马鱼胚胎并捕获胚胎内各种组织和apparatus的实时图像。其中包含三个不同的部分。这些包括一个微流控梯度发生器,一排八个鱼缸和八个输出通道。在鱼缸中,鱼胚胎被单独放置。流体梯度发生器平台支持以剂量依赖性方式分析药物和化学品,具有高重现性和准确性。它提供了一个独特的灌注系统,确保介质均匀恒定地流向鱼缸,并有可能有效去除废物。除了内部组织和apparatus的实时成像外,鱼缸中的胚胎运动受到限制。为了验证开发微流控芯片的可重复性,以丙戊酸为模型药物,在有/没有丙戊酸诱导的情况下测试了鱼类的胚胎发育。结果表明,用丙戊酸处理的胚胎发育异常。
肾脏组织微流控器官芯片(KoC):传统方法或常规方法的局限性,例如细胞功能和生理学的变化或不适当,使得肾单位的病理生理学研究不准确且容易出错。相比之下,与微流控技术的集成已被证明可以产生更好和更精确的结果。KoC基本上是通过将肾小管细胞与微流控芯片技术相结合来制备的。它主要用于评估肾毒性。在临床前阶段能筛查出2%的失败药物,利用微流控技术能在临床阶段后检测出约20%的失败药物。这证明了使用KoC在单个微型芯片上研究人类肾单位的合理性。单分子免疫微流控生物芯片是微流控技术在超高灵敏度生物检测领域的一大应用。
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。微流控芯片的瓶颈和难题是什么?湖北微流控芯片产品
微流控芯片技术用于药物筛选。北京微流控芯片设计
皮肤微流控芯片(SoC):SoC是一种生物工程模型,其中皮肤组织在微流控系统内培养,其足以模拟天然人类皮肤的3D微环境。为了制造微型化的SoC模型,将人体皮肤组织整合到微流控平台上,以便它可以模拟人体皮肤的体内条件。传统的2D模型无法重建体内发现的多重3D细胞间和细胞间相互作用。然而,这可以在3DSoC模型的帮助下进行研究。表皮和真皮层,Lee等人使用3D生物打印的角质形成细胞和成纤维细胞来创建人体皮肤组织。该系统通常主要有三层:底层,中间层和上层。下层包含微血管通道。多孔膜位于中间/中间层,将上层和下层分开,而上层包括培养室和侧向气动通道。SoC的基本设置如图所示。微血管通道为内皮单层的形成提供了机械支持。北京微流控芯片设计