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微流控技术类型

2019.9.23

目前,通过工程、物理、化学、生物、纳米技术的交叉应用,微流控技术已从单通道器件迅速发展到目前的多路复用、自动化和高通量的复杂分析系统。早期的微流控产品多数结构较为简单,依靠毛细作用或离心力,或者直接利用体积较大的气泵实现液体的驱动;目前的微流控芯片集成了更多主动器件,如微泵、微阀、微喷头,进行液体的精准操控[4],真正实现了智能化的高通量微流控芯片。


通常,微流控芯片采用类似半导体的MEMS技术在芯片上构建微流路系统,将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上。芯片从制作材料可分为硅片和玻璃等无机材料,或者聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)等有机聚合物[5]。相对来说,有机聚合物材料加工制备过程更为简单,尤其是PDMS具有很好的弹性,可用于制备微气泵、微阀等需要变形的结构,因此,目前一些需要复杂流路的微流控芯片多采用有机聚合物制作,相应的加工制备方法也以软光刻技术为主,可以实现不规则曲面的三维结构制造。


在微尺度环境中,液体的流体现象与宏观尺度上有着显著的不同,重力产生的相对效应大大降低,而表面张力和毛细管力导致的阻力很大。因此,需要通过微泵、电泳、离心等方法驱动芯片中微尺度液体的流动,再通过微分离器、微混合器、微反应器等在芯片上实现各种反应[6]


微流控芯片体积非常小,信号检测器要具有更高的灵敏度和信噪比,更快的响应速度,才能满足临床检验要求的低检测限、高灵敏度、良好的重复性和较宽的线性范围等。因此,激光诱导荧光[7]、电化学和化学发光[8]等多种检测手段已经被用在微流控芯片中,对样品进行快速、准确和高通量分析。


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