微流控设计研发:微流控芯片技术-材料篇

近年来,微流控学这个术语频繁地出现在论文和学科杂志上,再加上体外诊断产品正在向小型化,自动化和智能化的方向发展,作为POCT化的有力工具,微流控学正在引起人们的关注。

什么是微流控学?

微流控学是指精确控制和操作流体,在几何上受限于小范围(通常为亚毫米级)的尺寸,毛细管渗透在该范围内控制质量传输。它是一个多学科领域,涉及工程、物理、化学、生物化学、纳米技术和生物技术。它在处理少量流体以实现多路传输,自动化和高通量筛选的系统设计中具有实际应用。

微流体技术的特有优势是仪器尺寸小,分析速度快,反应时间短,能耗低,可进行多次分析的并行操作,以便作为便携式设备,并能够有效减少样品和试剂的使用量等。

ITL以往微流控项目

微流控芯片的材料

多年来,玻璃,硅和聚合物已被用于制造微流控装置。每一种材料在作为微流控芯片的应用中都有其各自的优缺点。下面,我们将简要描述微流体技术中常用的材料。

聚二甲基硅氧烷 ,又称PDMS-实验室经常使用PDMS进行单芯片原型设计。PDMS是一种透明且柔软的弹性物体,由于通过铸造来制造PDMS芯片非常容易且便宜,从而被广泛使用。此外,由PDMS制成的芯片利用了震动微阀易于集成来实现快速流量切换以及空气渗透性,用于细胞培养和研究。PDMS广泛用于芯片原型设计,但是也同时暴露了它在工业生产的局限性。由于这种材料容易老化,而且PDMS吸收疏水分子,所以很难将电极集成到PDMS芯片中。另外,PDMS也不兼容高通量芯片制造工艺,如热压凸或注塑成型。

热塑性聚合物 ,又称PMMA PS-研究人员广泛使用热塑性聚合物来制造微流控芯片。即使热塑性塑料比PDMS更复杂,成本更高,但热塑性塑料是制造芯片的理想选择,因为它们透明,与微米级光刻兼容,并且比PDMS更具化学惰性。对于某些应用,研究团队通过热塑性芯片获得了非常好的结果,而且由于可以将微电极集成到其中,热塑性材料可以很好地用于某些芯片实验室的工业化。

玻璃 -透明,可与微米级机械加工兼容,具有化学惰性,并具有广泛的化学表面处理和可复制的电极集成度,玻璃是微流控芯片工业化的较佳选择。从研究的角度来看,玻璃芯片的制造需要洁净室和对微细加工有深入了解的研究人员。因此,并非所有研究实验室都可以使用玻璃芯片。

-第一个芯片是由硅制成的,微技术是基于硅芯片的微加工。如今,硅并不是用于制造芯片的第一选择,这主要是因为硅价格昂贵,不具有光学透明性,并且需要洁净的工作环境以及对微加工有较强专业认知的工作人员。此外,硅的导电性使得它不能用于需要高电压(如电泳)的芯片实验室操作。尽管如此,硅仍然是芯片产业化的备选材料,因为对于一些要求高的芯片应用的工业化,它仍然是一个不错的选择。

-纸基微流控芯片设备对于要求超低成本的应用而言,纸基微流控是非常好的选择,这为体外诊断领域提供了一个低成本,便携化的平台,使低收入和资源有限的人群可以使用它。另外它还具有生物兼容性好,检测背景低,后处理简单的优点。但是由于纸的特性造成的样品利用率低,渗漏风险也是不容忽视。

ITL微流控设计研发工程团队

随着新技术的出现,越来越容易获得微流控芯片材料,使得该技术广泛应用于众多领域,同时利用微流控芯片的体外诊断产品逐渐发展起来,改变了我们的疾病诊疗方式。英国是微流控技术的发源地之一,也是世界上较早对微流控技术进行应用研究的国家,ITL依拖英国强大的技术创新环境,背靠牛津剑桥等知名高校,成为了早期的一批将微流控技术商品化的医疗器械设计开发公司之一。在微流体技术发展这十几年来,ITL也与众多国际知名公司合作,积累了丰富的实战经验和技术,我们的解决方案可用于微流体技术和纳米流体应用,提供更好的微流控制,自动化,精密度和易用性,有效地为客户提供可行的微流控解决方案,用于替换传统的检测平台。 如果您有任何关于微流控芯片研发或者相关仪器设计开发得需求,欢迎与我们探讨。

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