理论教育 微流控芯片技术的应用与发展

微流控芯片技术的应用与发展

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:微流控芯片技术是1990年左右出现并发展起来的将不同流体操作步骤高度缩微化集成化的一种技术[1]。因此,自微流控芯片以芯片毛细管电泳的形式出现以来,目前已广泛应用于生物、医学、环保和新药研究等领域。20多年以来,随着人们对微流控芯片研究的加深,其在各方面都有了很大的发展。目前,微流控芯片技术已经是21世纪最为重要的前沿科学技术之一。

微流控芯片技术的应用与发展

微流控芯片技术是1990年左右出现并发展起来的将不同流体操作步骤高度缩微化集成化的一种技术[1]。它将生物、医学及化学领域所涉及的样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成到几个平方厘米大小的具有微米级通道结构的芯片上,采用可控流体,实现常规化学和生物实验室的各种功能。

20世纪90年代初,瑞士Ciba-Geigy公司的Manz和Widmer第一次提出了微全分析系统(Miniaturized Total Analysis System,μTAS)的概念[2]。微流控分析系统最开始是从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展起来的,目前涵盖液-液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段,且从分离检测发展为包括复杂试样前处理的多功能的全分析系统。

微流控芯片这种尺度上缩微的特点,使得其在应用中有一些独特的优势:高通量,其微小的特点易于实现各功能单元的集成化;需样量少,使得珍贵的生物试样与试剂消耗大大降低;分析速度快,能够快速实现样品的分离检测。因此,自微流控芯片以芯片毛细管电泳的形式出现以来,目前已广泛应用于生物、医学、环保和新药研究等领域。(www.daowen.com)

20多年以来,随着人们对微流控芯片研究的加深,其在各方面都有了很大的发展。在制作材料上,从常用的玻璃和硅片发展为多使用高分子聚合材料,主要是后者在生产产业化方面更有优势[3]。现在常用的材料包括玻璃、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)等;在检测手段上,从激光诱导荧光检测为主要的检测手段发展到各种检测方法相配合使用,如质谱、电化学色谱、免疫荧光、化学发光等;在动力驱动上,从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体重力、压力、毛细管作用力、剪切力、离心力等多种手段。同时,微流控分析系统已经从单道检测发展为多通道检测,以实现多种物质多重条件下的同时检测;检测对象也从常见化学组分分析发展到单分子、单细胞分析。

目前,微流控芯片技术已经是21世纪最为重要的前沿科学技术之一。其作为当今极为重要的新兴科学技术和国家产业转型的潜在应用领域,正处在一个快速发展的阶段,值得引起广大科研工作者的重视,相信随着微流控技术的发展,各种以微流控为核心技术的产品必能够从实验室走向家庭,服务于人们的生活

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