“更小更快”微流控芯片技術(shù)介紹隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)芯片微化了計(jì)算程序，高鐵縮短了城市間的距離，那么在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，面對感染流感、登革熱、伊波拉等突發(fā)疫情時(shí)，如何無需隔離，只需戳一下手指，在等待的15分鐘內(nèi)，喝上一杯咖啡，即可輕松快速得出多項(xiàng)檢測結(jié)果。今天小編就帶您了解一下“更小更快”的新一代分析檢測技術(shù)——微流控芯片分析技術(shù)。
☆ 微流控芯片技術(shù)
微流控的研究始于80年代初并用于噴墨打印機(jī)噴頭，DNA芯片，實(shí)驗(yàn)室芯片技術(shù)，微推動及溫度脈沖技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)能精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結(jié)構(gòu)；其大多數(shù)的應(yīng)用都采用被動流體控制技術(shù)，如毛細(xì)作用力。在實(shí)驗(yàn)室中，通常用于提高芯片操作上的工作效率和流動性，以及減少樣品與試劑的體積消耗。微流體與微量的區(qū)別在于流體的流動性，通過流體的表面張力、動力消耗與流動阻力控制流體系統(tǒng)。
微流控芯片(Microfluidic Chip) ，又稱其為微流控芯片實(shí)驗(yàn)室或芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-Chip)，它是微流控技術(shù)(Microfluidics)實(shí)現(xiàn)的主要平臺，可在類似一枚郵票或一張信用卡大小的芯片上完成生物或化學(xué)實(shí)驗(yàn)室各種功能的技術(shù)。它把生物和化學(xué)等領(lǐng)域所涉及的樣品制備、生物與化學(xué)反應(yīng)、分離、檢測，細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，自動完成分析全過程。其不僅體積輕巧、使用樣品及試劑量少，且反應(yīng)速度快、可大量平行處理及可即用即棄，是集微量樣品制備、進(jìn)樣、反應(yīng)、分離及檢測于一體的快速、高效、低耗的微型分析實(shí)驗(yàn)裝置。
☆ 微流控芯片的發(fā)展
微流控芯片的發(fā)展歷史最早可以追溯到1975年，Terry等人在一塊硅片上加工出了一種氣相色譜芯片，能在幾秒鐘內(nèi)對混合物進(jìn)行分離。1990年，瑞士科學(xué)家Manz與Widmer首次提出了微全分析系統(tǒng)概念，其目的是為了提高分析能力而不是減小尺寸，但這個(gè)概念被提出之后，研究者們很快意識到器件尺寸的減小會帶來很多的好處。1995年首家從事微流控芯片技術(shù)的Caliper公司成立。2002年Quake等以“微流控芯片大規(guī)模集成”為題在 Science上發(fā)表文章，微流控芯片引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注。2003年，微流控技術(shù)被Forbes雜志評為影響人類未來15件最重要的發(fā)明之一。
直至今日，各國科學(xué)家在這一領(lǐng)域做出更加顯著地成績。微流控技術(shù)作為當(dāng)前分析科學(xué)的重要發(fā)展前沿，在研究與應(yīng)用方面都取得了飛速的發(fā)展。
☆ 微流控芯片的原理
其芯片基于免疫分析（immunoassay）原理，利用抗原、抗體以及熒光標(biāo)靶作為主要根據(jù)，將微流控分析技術(shù)與免疫分析結(jié)合，可在一定程度上克服傳統(tǒng)免疫分析的缺點(diǎn)，既可保證準(zhǔn)確性亦易于快速分析。美國早前已有類似設(shè)備生產(chǎn)，但基于儀器設(shè)備仍維持龐大陣型，難于攜帶，不能很好解決實(shí)驗(yàn)室流動性差等問題，而SBT不僅在技術(shù)上滿足的檢測要求，并且將其設(shè)備設(shè)計(jì)為可攜帶的小型檢測儀，還配備云端數(shù)據(jù)儲備與分析功能，既能在實(shí)驗(yàn)室工作，也能在流動檢疫站及外郊農(nóng)場工作。
☆ 微流控芯片的特點(diǎn)
（1）集成性，芯片集成的單元部件越來越多，且集成的規(guī)模也越來越大。所涉及到的部件包括：和進(jìn)樣及樣品處理有關(guān)的透析、膜、固相萃取、凈化；用于流體控制的微閥，微泵；微混合器，微反應(yīng)器，當(dāng)然還有微通道和微檢測器等。
（2）分析速度快。免疫反應(yīng)在微通道中進(jìn)行, 由于其體積小，比表面積大, 縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了分析效率。
（3）高通量。可大量平行處理樣品。
（4）能耗低，物耗少，污染小。每個(gè)分析樣品所消耗的試劑僅幾微升至幾十個(gè)微升，被分析的物質(zhì)的體積只需納升級或皮升級。
（5）廉價(jià)，安全。
總而言之，由于芯片實(shí)驗(yàn)室排污很少，所以被稱作是一種“綠色”技術(shù)。
☆ 微流控芯片的應(yīng)用前景
微流控技術(shù)在各方面都體現(xiàn)了其“微”的特性，微流控技術(shù)的應(yīng)用平臺通常被設(shè)計(jì)成小型芯片，既含蓋微流體操作系統(tǒng)又滿足實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析功能。作為一個(gè)科技平臺，芯片實(shí)驗(yàn)室的主要出口是應(yīng)用。芯片實(shí)驗(yàn)室的第一批應(yīng)用對象集中于生物分析、化學(xué)合成和細(xì)胞生物學(xué)研究等方面，首先波及到生物醫(yī)學(xué)等生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，特別是臨床檢驗(yàn)和藥物篩選，其中尤以現(xiàn)場即時(shí)檢測最受關(guān)注。
在全球范圍內(nèi)，芯片上進(jìn)行的應(yīng)用研究還包括細(xì)胞研究、組合化學(xué)和昂貴蛋白質(zhì)結(jié)晶等。這樣一種勢頭還將迅速向環(huán)境檢測、食品安全、司法鑒定、體育競技、反恐、航天等領(lǐng)域滲透。隨著微流控芯片制作技術(shù)的不斷成熟和各種新型材料的不斷開發(fā)，微流控芯片的功能將更為完備、集成化程度將更高。以微流控芯片為核心的微全分析系統(tǒng)將使化學(xué)分析進(jìn)入病房、生產(chǎn)現(xiàn)場甚至家庭，在不久的將來一種隨身攜帶用于監(jiān)測人體健康狀況的“掌上型實(shí)驗(yàn)室”將開發(fā)出來，通過無線通信技術(shù)，甚至可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。
未來的發(fā)展趨勢，務(wù)必是一個(gè)高科技的發(fā)展，高技術(shù)的發(fā)展。而這一未來的新興行業(yè)領(lǐng)航者——微流控芯片，必將前景無限。