微流控芯片

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微流控芯片
什么是微流控芯片？
微流控芯片是指在微流控应用中使用的装置。微流控芯片大致看起来像显微镜载玻片，但内部通道为微米级。微通道通常连接到外部泵，以通过微孔管将纳升流体驱动到微通道中。微通道可以像一条直线一样简单，也可以像由薄壁、薄膜或阀门分隔的腔室或通道网络一样复杂。微流控通道的直径范围从1um到1000um。微流控芯片的尺寸可以在约1cm-10cm之间。


微流控芯片是用什么材料制造的？
微流控芯片最受欢迎的材料选择是聚二甲基硅氧烷，也称PDMS。通道通常铸造在PDMS片材的表面上，并由玻璃或PDMS板密封。微流控芯片也可由玻璃制成，其中通道被蚀刻在玻璃表面并结合到另一片玻璃上。硅也用于需要导电性或导热性的地方。微流控芯片的另一种材料选择是热塑性塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（又名丙烯酸或有机玻璃）、聚碳酸酯（PC）（又名Lexan）。另一种材料选择是环状烯烃，如COC或COP。为了用热塑性塑料制造微流控芯片，通道被注塑成型、轧制或热压在平坦部件的表面上，然后结合到另一个部件上。除了硅之外，几乎所有用于制造微流控芯片的材料都是透明的，因为需要观察通道内部发生的事情。每种材料都有其优点和缺点，需要根据实际需求来进行选择。
如何使用微流控芯片？
微流控芯片通常被用作更大系统的一部分。主要有三类。
1.实验室芯片装置
这是最流行的使用微流控芯片的方式。用于微流控研究的实验室装置中的微流控芯片通常使用管道连接到注射泵。将流体驱动到芯片中，并进行物理、化学或生物实验。有成千上万种方法可以使用此设置。它可以用于将目标细胞与其他细胞分离，例如癌症细胞与正常细胞。它可以用于在通道中培养细胞。也可以用于在油中产生水滴，并用遗传编码标记水滴。微流控的应用是巨大的。在这种设置中，有时将微流控芯片放置在常规或倒置显微镜中，以观察通道中的作用或反应。该芯片可以放置在激光、磁铁或压电声波发生器下。对于器官芯片的应用，芯片可以在培养箱内放置很长一段时间。微流控芯片几乎可以用于任何使用液体进行研究的实验室。
2.芯片实验室（LOAC）
芯片实验室（LOC或LOAC），是指整个动作发生在微流控芯片内或周围。这也被称为微观全面分析系统（uTAS）。这样的系统应该通过毛细管作用或内联泵来驱动流动。然后对流程进行控制和处理，并给出结果。尽管许多微流控芯片被称为LOC，但真正的LOC还没有出现。最接近的可能是侧流型平台，如妊娠或最近的抗原测试，但是否应将侧流平台视为微流控仍有争议。
3.集成微流控芯片
这一类别介于上述两者之间。微流控芯片通常集成在注射成型的试剂盒中。然后将试剂盒插入分析仪或读取器中，在其中进行传感和处理。例如手指点刺血糖仪，或许多新兴的护理点（POC）测试。
微流控的未来
微流控技术是正在发展中的技术之一。大约有一百万篇文章发表在这个领域，但只有少数商业应用。然而，近年来，微流控已成为许多新兴应用中的赋能技术，如基因测序或POCT领域。新冠肺炎大流行证明了微流控在拯救人类生命方面的重要性，无论是通过快速识别冠状病毒突变，还是通过护理点测试，或使用流式细胞术进行疫苗研究，或使用器官芯片了解组织或器官中的细胞反应，等等。



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