四川微流控芯片技术及其应用

微流控芯片在技术优势上是一个交叉科学的高度集成芯片，可以实现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，已经发展成为一个集生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等为一体的高科技生物传感芯片。

目前针对加工技术的研究领域中，飞秒激光直写技术通常采用的是双光子聚合原理，该原理的基础来自于双光子吸收。简单地来讲，就是光聚合材料在光强足够大的条件下，同时吸收两个近红外光子，材料发生越来越多的光聚合反应。飞秒激光凭借着自己波长大的特性，可以很轻松地穿过材料抵达内部，使材料发生反应而聚合。科学家利用此原理，可以编制程序控制一束激光束逐点扫描建立起3D微纳结构，比如利用双光子吸收诱导光刻胶聚合。光刻胶是一种光敏材料，市面上以正胶和负胶较为常见，分别应用于激光非辐照区和辐照区的加工。除了可以用在聚合物上，双光子吸收还可以用于MEMS微机械制造，形成一些光化学或光物理机制。目前为止，光刻胶、微结构金属、碳材料等等都可以通过多光子的吸收过程进行加工，由此可以看出，双光子聚合具有比较多的可加工材料。 微流控芯片的瓶颈和难题是什么？四川微流控芯片技术及其应用

Yuen博士所领导的研究小组的研究领域包括MEMS微电动机械系统、光学和微流体学，目前致力于研发新药的非标定检测系统方面的研究。与芯片之间的比较美国CascadeMicrotech公司的CaliSartor认为，当今生命科学领域的微流体与20年前工业领域的半导体具有相似之处。计算机芯片的开发者解决了集成、设计和增加复杂性等问题，而微流体技术的开发者也正在从各方面克服微流控技术所遇到的此类问题。Cascade的市场在于开发半导体制造业的检验和分析系统，现在希望通过具微流控特征和建模平台的L-Series实现市场转型。山东微流控芯片企业微流控芯片的流体驱动与检测。

Cascade 有两个测试用户：马里兰大学Don DeVoe教授的微流体实验室和加州大学Carl Meinhart教授的微流体实验室。德国thinXXS公司开发了另一套微流控分析设备。该设备提供了一个由微反应板装配平台、模块载片以及连接器和管道所组成的结构工具包。可单独购买模块载片。 ThinXXS还制造独有芯片，生产微流体和微光学设备和部件并提供相应的服务。将微流控技术应用于光学检测已经计划很多年了，thinXXS一直都在进行这方面的综合研究，但未提供详细资料。但是，据了解，该技术采用了先进的MEMS传感器的微纳米制造工艺，所以芯片得到了非常好的测试效果。

基于微流控芯片的链式聚合反应（PCR）更进一步的产品是可集成样品前处理的基因鉴定方法之一。由于具有高度重复和低消耗样品或试剂的特性，这种自动化和半自动化的微流控芯片在早期的药物研发中，得到了广泛应用。Caliper的商业模式是将芯片看作是与昂贵的电子学和光学仪器相连接的一个消费品，目前，已被许多公司采用。每个芯片完成一天的实验运作的成本费用大概是5美元，而高通量的应用成本是几百到几千美元，但预计可以重复循环使用几百或几千次，以一次分析包括时间和试剂的成本计算在内，芯片的成本与一般实验室分析成本相当。肾组织脏微流控芯片的应用。

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。微流控芯片在不同领域都有非常广阔的应用前景。湖北微流控芯片制作流程

微流控技术在生物领域上的应用。四川微流控芯片技术及其应用

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。四川微流控芯片技术及其应用