安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經(jīng)驗,并將這些經(jīng)驗應(yīng)用到了微流體技術(shù)開發(fā)上。微流體和生物傳感器的項目經(jīng)理Kevin Killeen博士在接受采訪時說,安捷倫的目標(biāo)是為終端使用者解除負(fù)擔(dān),“由適宜的儀器產(chǎn)品組裝成的系統(tǒng)可以讓非專業(yè)人士操縱專業(yè)設(shè)備”。微流體技術(shù)也需要適時表現(xiàn)出其自身的實用性和可靠性,例如,納米級電噴霧質(zhì)譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬,Killeen補充道:“對于生物學(xué)家來說,微流控技術(shù)的價值就在于此。”微流控芯片材料多樣,PDMS 軟硅膠適用于生物相容性場景,玻璃適合高透檢測。廣西微流控芯片圖片
安捷倫在微流控技術(shù)平臺上的三個主要產(chǎn)品是Agilent 2100、 Bioanalyzer/5100、 Automated Lab-on-a-Chip (后有斯坦福大學(xué)Stephen Quake研究小組開發(fā)的微流體控制因素大規(guī)模地綜合應(yīng)用和瑞士Spinx Technologies開發(fā)的激光控制閥門。澳大利亞墨爾本蒙納士大學(xué)的研究者正在開發(fā)可在微通道內(nèi)吸取、混合和濃縮分析樣品的等離子體偏振方法。等離子體不接觸工作流體便可產(chǎn)生“推力”,具有維持流體穩(wěn)定流動,對電解質(zhì)溶液不敏感也不受其污染的優(yōu)點。瑞士蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)的David Juncker認(rèn)為,流體的驅(qū)動沒有必要采用這類高新技術(shù),利用簡單的毛細(xì)管效應(yīng)就可以驅(qū)動流體通過微通道。湖南微流控芯片檢測系統(tǒng)微流控芯片的基本實現(xiàn)方式有:MEMS微納米加工技術(shù)、光刻、飛秒激光直寫、LIGA、注塑、刻蝕等等;
微流控芯片的原理:微流控芯片基于微流體力學(xué)原理,通過對微尺度通道內(nèi)流體的操控,實現(xiàn)對微小流體的混合、分離、傳輸和操控。微流控芯片的操作通常通過控制微閥門、微泵等來調(diào)節(jié)流體的壓力、流速和流量,從而實現(xiàn)對微流體的控制。
微流控芯片的分類:微流控芯片可以根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和功能進行分類,常見的分類包括:生物傳感芯片-用于生物醫(yī)學(xué)研究、生物分析和生物檢測等領(lǐng)域,如細(xì)胞培養(yǎng)芯片、DNA分析芯片等。化學(xué)芯片:用于化學(xué)分析、化學(xué)合成和藥物篩選等領(lǐng)域,如微反應(yīng)器芯片、分析芯片等。環(huán)境芯片:用于環(huán)境監(jiān)測和污染物檢測等領(lǐng)域,如水質(zhì)監(jiān)測芯片、氣體傳感器芯片等。
L-Series包括嚴(yán)格的機械平臺,集成了顯微鏡技術(shù)、微定位和計量學(xué)等方法。可應(yīng)用于芯片電場的微型電位計(Microport)也作為其開發(fā)的副產(chǎn)品。L-Series致力于真正的解決微流控設(shè)備開發(fā)者所遇到的難題:構(gòu)造芯片系統(tǒng)和提供實用程序,Sartor說:“若是將襯質(zhì)和芯片粘合在一起,需要經(jīng)過長期的多次測試,”設(shè)計者若想改變流體通道,必須從頭開始。L-Series檢測組使內(nèi)聯(lián)測試和假設(shè)分析實驗變得更簡單,測試一個新設(shè)計只要交換芯片即可。當(dāng)前,L-Series設(shè)備只能在手動模式下運行,一次一個芯片,但是Cascade 正在考慮開發(fā)可平行操作多個芯片的設(shè)備。MEMS 多重轉(zhuǎn)印工藝實,較短可 10 個工作日交付。
硅片微流道加工在微納器件中的應(yīng)用拓展:硅片作為MEMS工藝的主流材料,在微流控芯片中兼具機械強度與加工精度優(yōu)勢。公司利用深硅刻蝕(DRIE)技術(shù)實現(xiàn)高深寬比(>20:1)微流道加工,深度可達500μm以上,適用于高壓流體控制、微反應(yīng)器等場景。硅片表面通過熱氧化或氮化處理形成絕緣層,可集成微電極、壓力傳感器等功能單元,構(gòu)建“芯片實驗室”(Lab-on-a-Chip)系統(tǒng)。例如,在腦機接口柔性電極芯片中,硅基微流道與鉑銥電極的集成設(shè)計,實現(xiàn)了神經(jīng)信號記錄與藥物微灌注的同步功能,其生物相容性通過表面PEG涂層優(yōu)化,可長期植入體內(nèi)穩(wěn)定工作。公司還開發(fā)了硅片與PDMS、玻璃的異質(zhì)鍵合技術(shù),解決了不同材料熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力問題,推動硅基微流控芯片在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的跨學(xué)科應(yīng)用。利用微流控芯片對自身抗體檢測。廣東微流控芯片的微流控芯片
推動微流控芯片技術(shù)的進步。廣西微流控芯片圖片
柔性電極芯片在腦機接口中的關(guān)鍵加工工藝:腦機接口技術(shù)對柔性電極的超薄化、生物相容性及信號穩(wěn)定性提出極高要求。公司利用MEMS薄膜沉積與光刻技術(shù),在聚酰亞胺(PI)或PDMS柔性基板上制備厚度<10μm的金屬電極陣列,電極間距可達20μm,實現(xiàn)對單個神經(jīng)元電信號的精細(xì)記錄。通過濕法刻蝕形成柔性支撐結(jié)構(gòu),配合邊緣圓潤化處理,將手術(shù)植入時的腦組織損傷風(fēng)險降低60%以上。表面涂層采用聚乙二醇(PEG)與氮化硅復(fù)合層,有效抑制蛋白吸附與炎癥反應(yīng),使電極壽命延長至6個月以上。典型產(chǎn)品MEA柔性電極已應(yīng)用于癲癇病灶定位與神經(jīng)康復(fù)設(shè)備,其高柔韌性可貼合腦溝回復(fù)雜曲面,信號信噪比提升30%,為神經(jīng)科學(xué)研究與臨床醫(yī)治提供了突破性解決方案。廣西微流控芯片圖片