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详解微流体和微流控芯片异同与联系

(2017-02-07 16:27:15)
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微流控芯片

 微流体生物芯片目前受到极大的重视。微流体芯片,又被称为“芯片实验室”(Lab-on-a-chip)。生物芯片更被视为是后基因时代(Post-Genome Era)用来解读基因序列之重要工具。

    微流控系统可对微量流体(包括液体和气体)进行复杂、精确的操作,如:混合和分离微量流体、化学反应、微量分析等等。微流体芯片还可以在稀有细胞的筛选、信息核糖核酸的提取和纯化、基因测序、单细胞分析、蛋白质结晶等方面发挥独特的作用。

    由于微流体生物芯片具有体积轻巧、使用样品/试剂量少、反应速度快、大量平行处理及可抛弃式等优点,因此在生物技术研究上的应用范围非常广泛。

什么是微流体?

    在生物、化学、材料等科学实验中,经常需要对流体进行操作,如样品DNA的制备、液相色谱、PCR反应、电泳检测等操作都是在液相环境中进行。因此,顾名思义,“微流体”即指实验所用的数量级从毫升、微升级降至纳升或皮升级的流体。

微流体概念自从20世纪80年代(1980s)被提出以后,就已经在物理、化学、生物化学、纳米技术以及生物技术等多学科工程产生巨大影响,且将在生物医学的领域继续扩大范围和下游相关的应用程序。例如,多路复用、自动化和高通量筛选等生物医学和研究应用过程。

什么是微流控芯片?

    微流体依赖于约束在某种类型的小型设备(small-scale device)上精确液体的控制和操纵。如果要将样品制备、生化反应、结果检测等步骤集成到生物芯片上,这时功能强大的微流体装置就显得必不可少了。

该设备被称为微流控芯片”,是利用常规的平面加工工艺(光刻、腐蚀等)在硅、玻璃上制作的,或是在有机材料上印制、成型出微结构的“软光刻”微加工方法而成。

微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip),在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),它是微流控技术(Microfluidics)实现的主要平台,可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。在“微流控芯片”系统上,有着体积轻巧、使用样品及试剂量少,且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点。

微流控技术的一些比较知名的应用包括:喷墨打印头(inkjet printheads)、芯片实验室系统(lab-on-a-chip systems)、毒素或病原体的生物传感器(biosensors)。

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