使用微流控這項(xiàng)芯片分析技術(shù)在一開始起源于美國的芯片實(shí)驗(yàn)室，由歐洲的發(fā)展后做成了微集成分析芯片最終實(shí)現(xiàn)以微流控分析技術(shù)為主要的平臺。微流控芯片分析技術(shù)過程可以自動完成，集成生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元。

微流控芯片的主要材料由硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和紙基等材料構(gòu)成。其中，PDMS應(yīng)用最廣泛。該材料不僅加工簡單，光學(xué)透明，而且具有一定的彈性?？缮a(chǎn)微閥、微蠕動泵等功能部件。

微流控芯片采用類似半導(dǎo)體的微機(jī)電加工技術(shù)，在芯片上構(gòu)建微流系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)分析過程轉(zhuǎn)載到由連接路徑和液相室組成的芯片結(jié)構(gòu)上。加載生物樣品和反應(yīng)液后，使用微機(jī)械泵。電泵和電滲流驅(qū)動芯片中緩沖液的流動，形成微流路，在芯片上進(jìn)行一種或多種連續(xù)反應(yīng)。激光誘導(dǎo)熒光、電化學(xué)、化學(xué)等檢測系統(tǒng)，結(jié)合質(zhì)譜等多種分析方法，已用于微流控芯片快速、準(zhǔn)確、高通量的樣品分析。

微流控技術(shù)特點(diǎn)。

多功能集成系統(tǒng)和大量復(fù)合系統(tǒng)是微流控芯片最大的特點(diǎn)。

微流控技術(shù)優(yōu)勢

微流控芯片可將化學(xué)和生物領(lǐng)域涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等一系列基本操作單元集成到微米芯片中。同時(shí)，微通道形成的網(wǎng)絡(luò)可以貫穿整個(gè)系統(tǒng)，具有便攜、能耗低、生產(chǎn)方便、掌握方便等優(yōu)點(diǎn)，易于滿足生命科學(xué)對低劑量、高效、高靈敏度、快速分離分析的需求。

1.集成小型化和自動化。

微流控技術(shù)可以將樣品檢測的多個(gè)步驟集中在一個(gè)小芯片上，這些操作步驟可以通過流道的尺寸和曲率、微閥和腔設(shè)計(jì)的結(jié)合來集成，最終使整個(gè)檢測集成小型化和自動化。

2.高通量

由于微流控制可以設(shè)計(jì)成多流道，通過微流道網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到多個(gè)反應(yīng)單元，相互隔離，使每個(gè)反應(yīng)不相互干擾，因此可以根據(jù)需要對多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行平行測試。與傳統(tǒng)的逐項(xiàng)測試相比，大大縮短了測試時(shí)間，提高了測試效率，具有高通量的特點(diǎn)。

3.試劑消耗較少

由于集成檢測的小型化，微流控芯片上的反應(yīng)單元腔非常小。雖然試劑配方濃度可能會增加一定比例，但試劑的使用量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)試劑，大大降低了試劑的消耗。

4.樣本量少

因?yàn)闇y試只在小芯片上完成，所以需要測試的樣本量很小，通常只需要微升(μL)甚至納入(nl)水平。此外，全血也可以直接檢測。對于嬰兒、老年人、殘疾人和靜脈采集困難，使檢測更加方便；或者非常珍貴和稀有的樣本使許多指標(biāo)可以檢測。

5.污染少

由于微流控芯片的集成功能，所有需要在實(shí)驗(yàn)室手動完成的操作都集成到芯片上，以盡量減少樣品對環(huán)境的污染。

微流控的缺點(diǎn)和不足。

核心技術(shù)缺乏規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)人才嚴(yán)重短缺。

目前生產(chǎn)成本高。

制備微流控芯片

不同的材料特性決定了不同的微加工方法。但微流控芯片的主要加工方法是光刻技術(shù)和表面圖案軟光刻技術(shù)。

1.微流控芯片加工

這一步需要考慮結(jié)構(gòu)、成本、管道尺寸、批量生產(chǎn)等問題。目前的技術(shù)包括:光刻蝕技術(shù)、熱壓法、成型法、注塑法、LIGA法(集成光刻、電鑄、塑鑄)、激光燒蝕法、軟光刻。

2.微流控芯片鍵合

這一步需要考慮的問題包括：高溫性能退化、室溫老化、點(diǎn)密封或表面密封、管道堵塞和大規(guī)模生產(chǎn)。目前，主要技術(shù)包括：Plasma/電離鍵合、貼膜法、超聲波焊接、激光鍵合焊接和熱壓鍵合。

3.微流控制流體驅(qū)動

這一步主要考慮泵和閥門，包括主動或被動的選擇，以及它們是否穩(wěn)定和可靠。另一方面，需要考慮流體寬度、深度、腔室大小、定量分析或定性分析。目前，主要的驅(qū)動方法有：光控、電驅(qū)、磁場、擠壓囊泡、膜振動、泵推、離心力和剪切力。

4.氣溶膠污染設(shè)計(jì)

這一步需要考慮選擇盡可能減少氣溶膠污染的材料或方法。目前，可采用以下方法：擴(kuò)展密封反應(yīng)系統(tǒng)、全密封系統(tǒng)、硅油密封、樣品添加、密封樣孔、扣結(jié)構(gòu)、手動密封。

5.儀器信號檢測

采集微流控液滴信號的主要技術(shù)有：可視化讀取、電信號讀取和擴(kuò)展曲線。

微流控在體外診斷領(lǐng)域的應(yīng)用。