微流控芯片技术的研究进展
微流控芯片的发展及制造工艺介绍
微流控芯片的发展及制造工艺介绍微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的“微”与“全”，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。
次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。
微型全分析系统当前的发展前沿。
微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。
其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。
已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。
同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。
流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重动、离心力、剪切力等多种手段。
直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显着地成绩。
微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。
微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工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，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。
电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。
激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多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。
微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。
其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。
微流控芯片的设计与制备技术
微流控芯片的设计与制备技术一、简介微流控芯片是一种集成了微型化的流体组件的芯片，可实现液体、气体和粒子在微尺度下的操控和操作。
这一技术广泛应用于生物医学、环境监测、化学分析等领域，在实现微型化、高通量和精准度方面具有显著优势。
本文将重点讲述微流控芯片的设计和制备技术。
二、微流控芯片的设计微流控芯片的设计涉及流体力学、微机电系统和材料科学等学科领域。
其基本设计原理是按照预定的流动路径和结构设计微通道和微腔室，并通过小孔、微泵和微阀等微流控元器件实现液体的操控和操作。
1、微流控芯片的结构设计微流控芯片的结构设计可分为两个层次，即微通道和微腔室的设计和单元操作单元的设计。
微通道和微腔室的设计需要考虑流体力学性质和结构复杂度，通道和腔室的形状、尺寸和流速等参数的选择直接影响到操作的效果。
单元操作单元的设计则需要考虑微流控元器件的种类及功能，包括小孔、微泵和微阀等多种元器件。
2、微流控芯片的模拟与仿真微流控芯片的设计过程中，需要对液体流动、气流流动和粒子运动等进行精确的模拟与仿真。
目前，常用的微流控芯片仿真软件包括COMSOL Multiphysics、ANSYS Fluent和LAMMPS等，它们可用于模拟和优化微流控芯片的设计方案。
三、微流控芯片的制备技术微流控芯片的制备技术包括芯片制备和微流控元器件的制备两个方面。
芯片制备主要涉及材料选择和制备工艺，微流控元器件的制备则包括小孔、微泵和微阀等多种器件。
1、芯片制备技术芯片制备的主要步骤包括模板制备、光刻、胶层、薄膜制备、微加工和封闭等。
微流控芯片的制备材料主要为玻璃、硅和聚合物等，制备工艺包括常用的热压和电子束激光微细孔加工等。
2、微流控元器件制备技术微流控元器件的制备技术主要有微泵、微阀和微孔加工技术等。
其中，微泵和微阀的制备是微流控芯片中的重要组成部分。
微泵的制备技术主要包括热膨胀、压电驱动、磁性驱动和电化学驱动等多种方式。
微阀的制备技术包括机械阀、压电阀和电化学阀等多种类型。
微流控技术在生物医学中的应用研究
微流控技术在生物医学中的应用研究在当今生物医学领域，科技的飞速发展为疾病的诊断、治疗和研究带来了前所未有的机遇。
其中，微流控技术作为一项新兴的前沿技术，正逐渐展现出其巨大的应用潜力。
微流控技术是一种在微米尺度空间对流体进行操控的技术，它将生物、化学、医学等领域的分析过程集成到一块微小的芯片上，实现了对微量流体的精确控制和处理。
微流控技术在生物医学中的应用极为广泛，其中一个重要的应用领域是疾病诊断。
在传统的诊断方法中，样本采集、处理和分析往往需要多个步骤和大型仪器设备，不仅操作繁琐，而且耗时较长。
而微流控芯片能够将这些步骤集成在一个小小的芯片上，实现从样本进样、预处理到检测的一体化操作。
例如，在血液检测中，微流控芯片可以快速分离血液中的细胞和血浆，对特定的生物标志物进行高灵敏度和高特异性的检测。
对于癌症等疾病的早期诊断，微流控技术能够检测到极微量的肿瘤标志物，大大提高了诊断的准确性和及时性。
在药物研发方面，微流控技术也发挥着重要作用。
药物筛选是新药研发中的关键环节，传统的方法往往效率低下、成本高昂。
微流控芯片可以模拟人体器官的微环境，构建细胞培养的微体系，实现对药物的高通量筛选。
通过在芯片上培养细胞，并控制药物的浓度和作用时间，可以更准确地评估药物的疗效和毒性。
此外，微流控技术还能够用于药物的合成和控释，精确控制药物的释放速率和剂量，提高药物的治疗效果。
细胞研究是生物医学领域的重要课题之一，微流控技术为细胞研究提供了全新的手段。
通过微流控芯片，可以精确地控制细胞的生长环境，实现单个细胞的捕获、培养和分析。
这对于研究细胞的生理、病理过程以及细胞间的相互作用具有重要意义。
例如，在干细胞研究中，微流控技术可以模拟干细胞的微环境，促进干细胞的分化和增殖。
同时，还可以利用微流控技术对癌细胞的迁移和侵袭能力进行研究，为癌症的治疗提供新的思路和方法。
在免疫分析领域，微流控技术也有着出色的表现。
免疫反应是生物体抵御病原体入侵的重要机制，对免疫反应的检测对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
微流控免疫芯片检测方法的研究进展
２ １ 年 ５月 ０１
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＡＬＪ Ｃ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＥＳ ＨＩ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴ ＥＳ ＩＩ
Ｎｏ． ５
１ ０１～１ ０ ０ ０７
［ 综合 评 述 ］
微 流 控 免 疫 芯 片 检 测 方 法 的 研 究 进 展
强拉曼散射检测 、 光纤 检测 、 表面等离子体共振谱检测 、 热透镜显微镜检测和 比色检测等 光学 检测及其它新
型 检 测 方 面 的 进 展 ，并 展 望 了其 发 展 前 景 ． 关键词 微 流 控 芯 片 ；免疫 分析 ； 测 方 法 检
０ ５ ６７ 文献标识码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ －７０（０ １ ０ — ０ －７ ２ １ ９ ２ １ ） ５１ １ ０ ０ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ受 到 了关注 ， 中 ， 其 荧光 、 化学 发 光 和 生物 发 光
、 面 等 离 子体 共 振 － ］ 光 纤 表 ２及 ４
等光
学 检测 方法 和 电化 学 检测方 法 卜 已成为 微流 控免 疫芯 片 的常 见检 测 手段 ．此外 ， 有 一些 如共 振 还 声 传感器 及 电免疫 传感 器 等 新 型检测 技术 ．本文综 述 了近 几年 微流 控芯 片免 疫检 测方 法 的进展 ， 并 展望 了其发 展前 景 ．
中图 分 类 号
微 流控芯 片 （ ｉｒｆ ｉｉ ） 指在 几平方 厘 米 的单 晶硅 片 、 英 、 Ｍｃｏｕｄｃ 是 ｌ ｓ 石 玻璃 或有 机 聚合物 等 材料上 刻 制
微通 道 ， 实现样 品预处理 、 并 反应 、 离和 检测 的微 型实验 室 ．自 ２ 纪 ９ 分 ０世 ０年代 初 Ｍａ ｚ ｎ 等 。 出微 提 全分 析 概念 以来 ， 流控芯 片技 术 迅 速发 展 ．微 流 控 芯 片上 刻 有 大 比表 面 积 的微 通 道 ，可 以 高通 量 、 微 高效 、 速地 完成各 种 微分析 检测 ，并具有 试 剂用 量 少 、 本 低 和 环保 等 优 点 ， 已在 细胞 分 析 。 、 快 成 现 ｊ 离子 和小分 子分 析 、 免疫 分 析 、 因分析 ， 基 ｍ 和蛋 白质 分 析 鉴定 ¨ 等 领 域 获得 了广 泛 的应 卜 用 ．如本课 题组 近年 来设 计 和 制作 了纳 米 沸 石 修饰 的 聚 甲基 丙 烯 酸 甲酯 （ ｏｙ ｔｙｍ ｔａｒｌ ｅ Ｍ— Ｐ ｌ ｈ ｌ ｅｈｃｙａ ，Ｐ ｍｅ ｔ ＭＡ） 微流控 酶 反应 器 Ｈ ， 聚糖／ 明质 酸 层 层 组 装 的 聚对 苯 二 甲酸 乙 二醇 酯 ［ ｏｙ ｅ ｙ ｎ ｅｅｈ 壳 透 Ｐ ｌ（ ｔ ｌ ｅｔ ｐ — ｈｅ ｒ ｔａａ ） Ｅ 微流 控酶 反应 器 ¨ ｈ ｌ ｅ ，Ｐ Ｔ］ ｔ 、纳米 金胶组 装 的 Ｐ Ｔ微 流控 酶反应 器 ¨ Ｅ 、基于二 氧化 硅溶 胶凝 胶 微 流控酶 反应 器 ¨ 等 用于 蛋 白质 的快 速酶 解 ， 现 了低 量蛋 白的高效 分 析鉴定 ．将 建 立 的新方 法和 实 新技 术 应用 于复 杂生物 样 品的分 析研 究 ， 为实 现 功能蛋 白的分 离分 析 、分 子相 互作 用 及 单细 胞 蛋 白质 组 分析 提供 了技术 平 台．设 计 的 （ 甲基丙 烯酸 甲酯 ）－ （ ｘＥ 甲基 丙烯 酰 氧基 ） ． 丙基 三 甲氧基 硅 烷 ］ 性 改
微流控芯片电泳的研究进展
微流控芯片电泳的研究进展于冰;任玉敏;丛海林;陈昭晶;张立新;马真真【摘要】The latest progress of electrophoresis on microfluidicchips(EMC)is reviewed in this article. The preparation mechanisms, surface modifications and properties of different materials in EMC are compared. The sampling, separation and detection systems of EMC with different structures, as well as their applications in analysis of fluorescent substance, metallic ion, sugar, medicine, nucleic acid, DNA, amino acid, polypeptide and protein, are summarized. The future development of EMC is also forecasted.%该文综述了微流控芯片电泳的制备、结构和应用,比较了不同材料微流控芯片电泳的制备机理、表面改性和性能特点,归纳和总结了不同结构微流控芯片电泳的进样、分离和检测系统以及不同类型微流控芯片电泳在荧光物质、金属离子、糖、药物、核酸、DNA、氨基酸、多肽和蛋白质分析中的应用,并对微流控芯片电泳的未来发展方向做了展望.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2011(030)009【总页数】7页(P1067-1073)【关键词】微流控芯片电泳;微流通道;表面修饰;微加工制备【作者】于冰;任玉敏;丛海林;陈昭晶;张立新;马真真【作者单位】青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071;青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东青岛266071;青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071;青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071;青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071;青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071;青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TH832.5;G353.11微流控芯片电泳(EMC)技术产生于20世纪90年代，由Manz等［1］首先提出“微全分析系统”的概念。
光刻机对微流控芯片制造的应用研究
光刻机对微流控芯片制造的应用研究微流控芯片作为一种小型化、高效化的芯片技术，广泛应用于生物医学、化学分析和微流体物理等领域。
而光刻机作为集成电路制造的重要工具，也逐渐在微流控芯片的制造中发挥着重要的角色。
本文旨在研究光刻机在微流控芯片制造中的应用，并探讨其对该领域的影响。
一、光刻技术在微流控芯片制造中的应用光刻技术是一种通过光照和化学反应将芯片上的图案转移到硅片上的方法。
在微流控芯片制造中，光刻技术主要应用于芯片上的流道和微结构的制作。
通过利用光刻机的高分辨率、高精度和高效率特点，可以实现微流控芯片上复杂结构的精确制备。
1. 光刻机在微流控芯片制造中的步骤光刻机制造微流控芯片的过程主要包括图案设计、准备硅片、曝光、显影和退火等步骤。
首先，根据微流控芯片的需要，设计出相应的图案，并将图案转换为光刻机可以识别的格式。
然后，将硅片进行表面处理，以保证图案的精确传输。
接下来，利用光刻机将图案投射到硅片上，并进行曝光处理。
曝光结束后，通过显影和退火等工艺步骤，去除未曝光区域的光刻胶和修饰硅片表面，最终得到所需的微流控芯片结构。
2. 光刻技术的优势及挑战与传统微加工方法相比，光刻技术在微流控芯片制造中具有许多优势。
首先，光刻技术可以实现高分辨率和高灵敏度的图案转移，使得微流控芯片上的微结构更加精确和细致。
其次，光刻机可以实现大面积、高通量的生产，提高微流控芯片的制造效率和产能。
此外，光刻技术还具有良好的可重复性和稳定性，保证了微流控芯片的一致性和可靠性。
然而，光刻技术在微流控芯片制造中也面临一些挑战。
首先，光刻胶的选择和配方需要根据不同的应用需求进行优化，以获得更好的曝光效果和更高的图案分辨率。
其次，曝光过程中的温度和湿度等环境因素需要进行严格控制，以确保曝光的稳定性和一致性。
此外，光刻机的显影和退火等工艺参数也需要精细调控，以保证微流控芯片结构的质量和可用性。
二、光刻技术对微流控芯片制造的影响光刻技术在微流控芯片制造中的应用，对芯片的性能和功能起着重要的影响。
玻璃基微流控芯片系统加工
玻璃基微流控芯片系统加工
玻璃基微流控芯片系统加工是一种具有潜在广泛应用前景的技术。
它不仅可以有效地
实现微流体分析，而且具有良好的隔离性，可以有效地提高工作室的生产效率，减少漏洞
和可维护性。
本文旨在总结玻璃基微流控芯片系统加工技术的发展、应用前景以及在微流
控领域的关键技术。
玻璃基微流控芯片系统加工技术目前已经进入到研发和技术落地的关键阶段。
在技术
发展方面，目前主要以IC原型工艺为主，已经取得了较大的进展。
其工作原理是通过自
动化设备控制，使用特定的化合物成形技术，将独特的分子相容材料固定在更细小的玻璃
基片上，形成可微型化的离子通道、电路和微流器件。
以此为基础，研发人员可以在半导
体芯片表面上形成极细小的微结构，并通过这些微结构实现高灵敏度的微液体和微气体的
分析功能。
应用前景要实现实际的应用，必须克服当前所存在的诸多问题，例如微流控芯片受到
外界环境的隔离性、抗干扰性和寿命等方面的影响。
此外，玻璃基微流控芯片系统加工技
术还将推动液体探测技术得到更大的发展，给药学、生物学研究和医学实验室的分析工作
带来更多的便利性。
未来，玻璃基微流控芯片系统加工技术还将成为微流控领域的关键技术，有望在医疗、生物和环境等领域实现广泛应用。
针对目前微流控技术在对材料选择、精准成形、可行性
实现和可靠性等方面所存在的问题，确保芯片具有更高灵敏度等优点，国内外专家将加强
化学、物理和微纳米材料相关技术的研发，以期在真空化、精确成形和小型化方面取得有
意义的进展。
MEMS技术在微流控芯片中的应用
MEMS技术在微流控芯片中的应用近年来，激光技术、微纳加工技术、生物传感技术等一系列新兴技术的迅速发展，推动微流控芯片技术不断取得新的进展。
微流控芯片是一种将微小液滴、细胞、粒子等进行微小操作的芯片，已经在药物筛选、病毒检测、细胞捕获和分离等多个领域得到应用。
其中，MEMS技术是微流控芯片中不可或缺的技术之一，本文将探讨MEMS技术在微流控芯片中的应用。
一、MEMS技术在微流控芯片中的基本原理MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）技术是指采用微电子加工技术制造微小的机械、电子、光学和磁学元件或系统的技术。
在微流控芯片中，MEMS技术主要用于制造微型流体控制器件，如微型泵、微型阀门、微通道等。
通过MEMS制造的微流体控制器件，可以在微小尺度内实现精确灵活的流体操控和分析。
以微型泵为例，其原理是利用电压控制微小压电膜的膨胀和收缩，从而产生微流体引导和输送的效果。
而微型阀门则利用电极控制膜片的抬升和下压，从而实现流体的开关控制。
通过MEMS技术的微流体控制器件，可以实现精确的微小流体操作和分析，为微流控芯片的应用打下坚实的基础。
二、MEMS技术在微流控芯片中的应用领域1.生物学应用MEMS技术在生物学应用方面的威力凸显。
通过MEMS技术制造微型通道、微型泵和微型阀门，可以实现微小液滴、细胞、粒子等的分离、操控和检测。
同时，MEMS技术也可以制造微型生物芯片，实现分子检测、蛋白质分析、细胞分离等多项生物实验。
2.医学应用MEMS技术在医学应用中得到广泛应用。
微流控芯片可以显著提高药物筛选的效率，同时也能对药物对病原微生物生成的影响进行研究。
针对疾病诊断方面，可以通过微流控芯片进行肿瘤细胞检测、糖尿病病人血糖监测等，为临床医学提供更为精准的检测手段。
3.环境应用MEMS技术在环境应用领域的应用正在不断拓展。
利用微流控芯片制备环境检测芯片，可以实现对污染物的迅速监测和分析。