微流控芯片研究进展与应用
“Lab‐on‐a‐Chip” 二十一世纪的分析测试平台
分析测试无疑是人类最频繁的科学技术活动之一。在人类发展的历史上，分
析测试技术对科学技术的进步和经济的发展起到了至关重要的作用。在以生命科
学为主导的21世纪，分析测试技术集中体现了当今世界各项高新技术的综合水
平，总的发展方向是更加微型化、自动化、快速化与便携化。20世纪90年代出
现的微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems, µ-TAS）完全符合这一战
略目标。
µ-TAS又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），是指通过微电子领域已经发展成
熟的微型机电技术（Micro-electromechanical Systems, MEMS）在一块几平方厘米
（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，该平台集成了生物和化学分析
领域中所涉及各种基本操作单位，如样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、
分选、裂解等，可取代常规生物或化学实验室的各种功能。芯片实验室的优势在
于分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学与生物学、医
学和工程学的交叉，有利于实现分析检测从试样处理到检测的整体微型化、自动
化、集成化与便携化这一目标。
计算机芯片使计算微型化，而芯片实验室使实验室微型化，因此，在生物医
学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而分析速度
成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个大实验室花大量
样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上花很少量样
品和试剂，以很短的时间同时完成；在分析化学领域，
它可以使以前大的分析仪器变成平方厘米尺寸规模的分析仪，将大大节约资源和能源。”Lab-on-a-Chip”由
于排污很少，所以也是一种“绿色”技术。
当前µTAS的发展最前沿的是微流控分析芯片（Microfluidics Chip）。由于微
流控技术是一个很新的发展前沿领域，我国学术界对英文“Microfluidcs”一词尚无
统一的译法。一些主要的英汉科技词典中尚无相应条目收入。新世纪汉英科技大
词典中虽有“Microfluid”一词收入，并译为“微流体”，但它与“Microfluidcs”并非
同一概念。我国微流控技术专家方肇伦院士建议，可将词头“micro”译为“微”，词
尾“fluidcs”译为“流控技术”，结合译为“微流控技术”， “Microfluidc Chip”译为“微
流控芯片”。从“Microfluidcs”一词所涵盖的学科与技术特点看，既包含对微流体
特性的认识与研究，也包括在微米结构中操控流体的技术。
从结构上看，一个完整的微流控芯片分析系统大体包括三个部分：微流控芯片，芯片分析检测系统，包含有实现芯片功能化方法和试剂盒。
1.芯片无疑是微流控芯片实验室的核心部件。微流控芯片在装置上的主要特
征是其容纳流体的有效结构（包括通道、反应室和其他某些功能部件）至少在一
个维度上为微米级尺度。与宏观尺度的实验装置相比，微流控芯片的微米级结构
显著增大了流体环境的面积/体积比例。这一变化在微流控系统中导致一系列与
物体表面有关的、决定其特殊性能的特有效应。这些效应大多数使微流控芯片的
分析性能显著超过宏观条件下的分析体系。
目前可用于制造芯片的常见材料有玻璃、石英和各种塑料。玻璃和石英有很
好的电渗性质和优良的光学性质，可采用标准的刻蚀工艺加工，用比较熟悉的化
学方法进行表面改性，但加工成本较高，封接难度较大。常用的有机聚合物包括
刚性的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），弹性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚碳
酯（PC）等，这些材料成本低，可用物理或化学方法进行表面改性，制作技术
和玻璃芯片有较大的区别。
2.芯片分离检测系统，主要包括驱动源和信号检测装置。样品和试剂的充分
接触、反应或分离必须有外力的作用，这种外力一般为电场力、正压力、负压力
或微管虹吸原理产生的力。人们常采用高压电源产生电场力或泵产生正、负压力
作为驱动源。由于芯片内产生的信号需要被检测，
目前最常用的检测手段是激光诱导荧光，此外还有电化学、质谱、紫外、化学发光和传感器等。激光诱导荧光
检测器由于检测灵敏度高而被广泛采用，已经商品化的微流控分析仪器大多采用
激光诱导荧光检测。近年来，半导体激光器体积的缩小、短波长二极管激光器的
出现、发光二极管的发光强度不断增强及光电放大器件体积的缩小都为荧光检测
器的微型化提供了有利条件。电化学检测由于其体积较小，与高压电源一起可制
成便携式分析仪，加之有电化学响应的物质很多，所以在芯片中的应用前景广阔。
电化学检测器的一般做法是将电极集成到芯片上，采用安培或电导法进行检测，
其中电泳分离电压对检测电流的干扰是电化学检测需要克服的问题之一。
3.微流控芯片实验室技术的核心是精确控制在微升级或纳升级反应空间中流
动的液体，来完成一系列的化学反应、分离和检测分析。流体的性质以及流体与
微结构之间的相互作用对于整个反应和分析过程都十分重要。至今，微流控分析
系统的主要创新多集中于微流控芯片的制造及检测体系方面。与此相比，对于芯
片分析仅需皮升级至纳升级的试样和试剂的研究尚十分薄弱。一般芯片上的分析
操作也只需数十秒钟，多至数分钟，而生物试样的处理，常需经过数十分钟甚至
数小时，这些无疑是集成化微流控芯片进入实际应用阶段的严重障碍。目前一些
商业公司，如Agilent，Caliper，宁波普赛微流科技有限公司等都为其微流控芯
片分析仪产品开发了一系列分析测试试剂盒，但目前这些产品只是针对芯片实验
室的毛细管电泳功能，还没有达到真正集成化。
作为一个科技平台，芯片实验室的主要出口是应用。微流控分析系统的重点
应用领域是生命科学。无论从文献中还是从产业化趋势看，这已是多数人的共识。
随着人类基因组计划的完成，人类已进入后基因时代，单核苷酸多态性分析、基
因表达分析、基因变异分析和蛋白组分分析将更为重要。由于微流控分析系统大
规模平行处理的能力，它可能成为后基因组时代的支撑性技术。微流控技术可以
实现在一张芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测与疾病早期诊断。这些特
点会使其在未来的临场诊断中发挥重要作用。在军事领域，便携式微流控分析仪
器可直接应用于检测战场上水源、空气和食物的污染；在刑事科学领域，可在犯
罪现场检测犯罪物证，并立即与基因指纹库系统存储的DNA “指纹”进行比较。
在检疫、食品、卫生、农业、环境等监督领域，如大规模的健康检查，地区性遗
传病、传染病的调查分析及研究，污染物质对人群、农产品质量改良、动植物的
作用机制及作用范围的研究，海关对出入境动植物及商品的生物学检验等，微流
控芯片均有良好的应用前景。这些应用的成功实现将大大促进微流控分析技术的
发展。
确保微流控芯片实验室大规模应用得以实现的基本途径是产业化。芯片实验
室的产业化进程已经开始。《芯片实验室》（Lab on a chip）杂志2006年8月发表
的一篇综述列出了100余个已介入这一领域的欧美公司，其中大部分是近几年发
展起来的小公司，也不乏Caliper这种实力雄厚的芯片实验室专业大户、Angilent
这种大型仪器公司。1999年9月惠普（现Agilent）与Caliper合作，首台微流控
芯片商品化仪器Bioanalyzer 2100及相应的分析芯片开始在欧美市场销售，到
2010年累计全球销售7000台。Caliper的旗舰产品为LabChip 3000新药研发系
统，主要应用是高通量药物筛选。据Caliper宣称，美国75 %的主要制药公司都
在使用LabChip 3000系统。在芯片实验室的研究领域，我国一些研究小组已经
达到国际先进水平，近两年发表的SCI文章数量已居世界第二，仅次于美国。国
内芯片实验室的产业化也已经开始，2009年国内第一家微流控芯片技术企业成
立，2010年其产品AMA全自动微流芯片分析仪开始在国内销售。据悉，该产品
灵敏度可达10个bp，单次样品检测时间小于3min，机器性能十分稳定，与
Bioanalyzer 2100相比并不逊色。这是我国第一台商用微流控芯片产品。我们期
待我国科研人员加强产业化意识，更多有远见有实力的企业家尽快介入，共同改
进技术，培育市场，加快中国芯片实验室技术的产业化进程。
从1990年由瑞士Ciba-Geigy公司的Manz与Widmer提出µ-TAS概念，芯
片实验室技术20年取得了飞速的发展。有关技术在与生命科学相关领域中的应
用显示了强大的生命力和极其广阔的发展前景。芯片实验室技术下作为当前分析
科学的重要发展前沿，下一阶段的研究重点应当是集成化和功能化。集成化是大
势所趋，其目的是实现某种功能、满足社会的某种需求。目前，美国西雅图的华
盛顿大学在比尔·盖茨基金会支持下，正着手研究以芯片实验室为基础、唾液为
对象的现场实时检测系统。中国科学院化学物理研究所也正在开展以芯片实验室
为基础的血清DNA检测系统的研制。实际上，无论是西雅图还是中科院的科学
家，想做的都是一样的事，即把一块信用卡大小的芯片实验室插入一台体积小至
手机、大至提款机的检测装置上，用来读出人体健康的各种相关信息，并传输到
医疗中心的中央控制机构。在未来一二十年内，以芯片实验室为代表的新型分析
测试仪器将从实验室走进家庭、战地，甚至个人生活。“Lab-on-a-Chip”， 你随
时有可能会拥有一台。
微流控芯片检测技术的研究进展
微流控芯片检测技术的研究进展
作者：张国凡
来源：《科技资讯》 2011年第21期
张国凡
(青岛科技大学化学与分子工程学院 山东青岛 266042)
摘 要:本文简单总结了光学检测法、电化学检测法和质谱检测法三种微流控芯片检测技术,并介绍了近几年微流控芯片检测技术的研究进展。
关键词:微流控芯片 光学检测 电化学检测 质谱
中图分类号:O657 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(c)-0003-01
微流控芯片分析系统因具有分析速度快、灵敏度高、选择性高、响应速度快、坚固耐用和微型化等特点得到了分析研究工作者们的关注。而微流控芯片分析系统中检测器的性能决定着整个微流控芯片系统的灵敏度、检出限及检测速度等指标,因而,有关检测器和检测方法的研究是微流控芯片分析系统中一个重要部分。根据在微流控芯片分析的研究中不同检测原理,微流控芯片检测法可以分为光学检测法、电化学检测法和质谱检测法。
1 光学检测法
目前,在微流控芯片光学检测器中应用较多的是激光诱导荧光检测法和化学发光检测法。
1.1 激光诱导荧光检测法
激光诱导荧光(Laser induced fluorescence,LIF)检测系统主要由激光器,激发和收集光学系统,信号采集记录系统组成。它是一种非常灵敏的检测方法,甚至可达到单分子检测水平,作为毛细管电泳最早的检测方法,激光诱导荧光检测在芯片毛细管电泳中发挥着重要作用。
Belder等[1]在微流控芯片上分别采用氩离子激光器和汞灯的LIF检测麻黄碱和伪麻黄碱,研究发现采用氩离子激光器灵敏度较高,大约是汞灯灵敏度的40倍,并快速检测了药片和人尿样中麻黄碱和伪麻黄碱。Wang等[2]在双T型芯片上快速分离检测了用异硫氰酸酯荧光素作为柱端衍生试剂标记的五种β-酪啡肽。
微流控免疫芯片检测方法的研究进展
Ｖ０１．３２
２０１１年５月 高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＥＳＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ Ｎｏ．５
１００１～１００７
［综合评述］
微流控免疫芯片检测方法的研究进展
陈肇娜 ， ，刘宝红。，吴会灵 ，杨芄原。
（１．福建中医药大学药学系，福州３５０１０８；２．第二军医大学药学院，上海２００４３３；
３．复旦大学化学系，生物医学研究院，上海２００４３３）
摘要微流控免疫芯片以其微型化、高通量、快速检测及低消耗等优点成为近年来分析领域的研究热点．检
测技术是微流控芯片的重要组成部分之一．本文重点综述了近年来微流控免疫芯片的微系统研究及相应的
检测方法和技术，包括电化学检测及荧光检测、紫外一可见吸收光谱检测、化学发光和生物发光检测、表面增
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；检测方法
中图分类号０６５７ 文献标识码Ａ 文章编号０２５１－０７９０（２０１１）０５—１００１－０７
微流控芯片（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ）是指在几平方厘米的单晶硅片、石英、玻璃或有机聚合物等材料上刻制
微通道，并实现样品预处理、反应、分离和检测的微型实验室．自２０世纪９０年代初Ｍａｎｚ等 。提出微
全分析概念以来，微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、
高效、快速地完成各种微分析检测，并具有试剂用量少、成本低和环保等优点，现已在细胞分析 。ｊ、
离子和小分子分析 、免疫分析 、基因分析 ，ｍ 和蛋白质分析鉴定¨卜 等领域获得了广泛的应
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（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭ—
ＭＡ）微流控酶反应器Ｈ ，壳聚糖／透明质酸层层组装的聚对苯二甲酸乙二醇酯［Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈ—
pdms微流控芯片使用说明_概述说明以及解释
pdms微流控芯片使用说明 概述说明以及解释
1. 引言
1.1 概述
本文旨在介绍和解释PDMS微流控芯片的使用说明。微流控技术作为一种新兴的实验工具，在科学研究和生物医学领域中得到了广泛的应用。PDMS（聚二甲基硅氧烷）材料由于其柔软、透明、生物相容性等特点，成为制备微流控芯片的常用材料之一。通过对PDMS微流控芯片的简介、使用注意事项以及实验操作步骤进行详细阐述，旨在帮助读者更好地理解和应用该技术。
1.2 背景介绍
随着实验方法的不断发展，科学家们对于微尺度下流体的操控需求越来越高。传统的实验方法面临着许多限制，而微流控技术则能够有效地解决这些问题。微流控芯片是一种将小液滴或者小管道中极小体积液体进行精确操作和操纵的设备。它主要依靠通道设计和表面改性等手段来调节液体在芯片内部的运动，并实现对流速、混合效果以及反应的监测和控制。
1.3 研究目的
本文的研究目的主要有三个方面：首先，通过对PDMS微流控芯片原理概述、制备方法以及应用领域等进行介绍，使读者能够全面了解该技术；其次，提供PDMS微流控芯片使用注意事项，包括设计与制备、操作使用以及存储保养方面的注意事项，旨在帮助读者在实际操作中避免常见错误；最后，给出PDMS微流控芯片实验操作步骤，使读者能够清晰地掌握实验过程并顺利完成相关实验。
通过以上准备工作，本文将详细介绍PDMS微流控芯片的特点、制备方法以及应用领域，并进一步阐述使用该技术时需要注意的事项和具体操作步骤。最后，我们将总结结论并展望未来研究方向和意义。通过本文的分享和解释，我们期望能够为科研人员提供一份全面而详尽的参考资料，以推动该领域更深入地发展。
2. PDMS微流控芯片简介
2.1 原理概述
PDMS（聚二甲基硅氧烷）微流控芯片是一种常用于微流体实验的材料，具有优异的柔韧性和透明度。该芯片由PDMS材料制成，通过精确加工形成复杂的通道结构，用于控制微尺度液滴或流体在芯片内部的运动和混合。
液滴微流控系统在数字聚合酶链式反应中的应用研究进展
液滴微流控系统在数字聚合本酶链式反应中的应用研究进展
早在1992年，已有学者提出了数字聚合酶链式反应( Digital PCR，dPCR) 的概念，并且指出其在DNA的定量分析方面具有显著优势。但是初期的dPCR技术发展十分缓慢，研究者很难开展数字PCR的研究。此外，在DNA定量研究方面，由于实时荧光定量PCR( Real-time quantitative PCR，RT-qPCR)等技术的发展和广泛应用，也使得dPCR技术的发展缓慢。
随着微流控技术的出现和近年来的高速发展，研究者尝试将微流控技术与数字PCR技术结合起来。与微流控芯片结合后的dPCR技术的灵敏度和精确度有了很大提高，在单细胞研究、基因测序、医学诊断、环境监测、食品安全等领域得到了越来越多的应用，展现出了广泛的应用潜力。近年来，还涌现出一批商业化的dPCR检测设备。本文综述了近年来dPCR技术及液滴微流控芯片的发展状况，并介绍了dPCR技术在医学、生命科学等领域的实际应用情况。
ⅠdPCR原理
传统的实时定量PCR以指数形式体现定量信息，而dPCR技术所能提供的DNA 量化信息是以线性的数字化形式体现的。dPCR的原理如图1 所示，将含有目标基因、引物、聚合酶等的溶液稀释后，根据实验需要被分成102～ 107份不等的溶液( 反应单元) ，每份溶液中至多只含有一个目的基因拷贝。这些溶液单元经过与传统的PCR技术相同的热循环扩增后，对每份溶液进行检测。如果含有目的基因，则计为“1”( 阳性反应) ; 不含有目的基因，则计为“0”( 阴性反应) ，这些代表阳性反应的数字“1”和代表阴性反应的数字“0”类似于数字电路中的通和断两种状态，这也是dPCR名称的由来。最后通过对阳性反应的单元计数可以获知扩增之前目的基因的绝对数量。考虑到有可能出现扩增前一个反应单元里有两个或以上目的基因的情况，使用泊松分布进行校正可以进一步增加对扩增前目的基因计量的准确度。
基于微流控芯片的蛋白质高灵敏快速检测技术研究共3篇
基于微流控芯片的蛋白质高灵敏快速检测技术研究共3篇
基于微流控芯片的蛋白质高灵敏快速检测技术研究1
蛋白质是生物体内许多重要化学反应和生命表现的基础物质，因此在生物医学、生命科学以及食品工业等领域中具有重要的应用价值。然而，如何高效地检测蛋白质成为了研究人员关注的问题之一。现代生命科学和医学研究中，蛋白质检测技术的发展起着决定性的作用。传统的蛋白质检测方法在性能上存在一些问题，例如条件苛刻、过程繁琐等。近年来，微流控芯片技术快速发展，为高灵敏度和快速检测蛋白质提供了新的可能性。
微流控芯片技术是一种将微流体学的概念应用于芯片技术中的新型技术。由于其微小流通体积、高效率、快速响应和可重复性等特点，使得微流控芯片在生物医学和生命科学中得到广泛的应用。与传统的检测技术相比，微流控芯片检测技术具有以下优点：①检测过程自动化，操作简便；②靶分子检测的容易性和高灵敏度；③减小样品消耗和反应污染的可能性；④实现多参数同时检测，提高检测速度和准确性。
基于微流控芯片的蛋白质检测技术，是一种利用微流控芯片对微小的蛋白质样本进行高灵敏度快速检测的技术。这种技术主要是基于特殊的仪器设备和芯片结构，以及一系列特殊的微流控芯片加工工艺和生物学方法。相对于传统的蛋白质检测技术，该技术拥有以下优势。
首先，快速检测。基于微流控芯片的蛋白质检测技术采用微流控技术，可以将反应体积压缩到微米级别，缩短蛋白质检测时间，从而实现快速检测。其次，高灵敏度。由于微流控芯片的成像窗口积极利用了紫外线照射的特点，检出的灵敏度更高。其次，自动化程度高，操作简单方便。虽然微流控芯片的制作难度较大，但在实验室实验的过程中，操作简便、操作功效高，自动化程度也高。最后，适用范围广。基于微流控芯片的蛋白质检测技术既可用于检测单一的样品，也可以同时检测多样品的蛋白质，适用于多种蛋白质检测。
微流控芯片技术是一项前沿技术，基于其原理的蛋白质检测技术也是一个充满挑战的研究领域，其复杂性主要表现在以下方面：首先掌握微流控芯片的设计与加工技术；其次，在芯片反应域内实现靶分子的高效捕获和分离；第三，在芯片上建立靶分子检测的体系，需要一系列特殊的生物学方法和技术手段。因此，基于微流控芯片的蛋白质检测技术的研究，也还存在一些挑战和问题，例如，如何提高检测灵敏度和特异性，如何增加微流控芯片检测范围，以及如何降低检测成本等等。可以预见的是，基于微流控芯片的蛋白质检测技术将会成为生命科学和医学等领域中的一个研究热点，未来将会有更多的科学家和研究人员加入到这一领域中来，为其发展做出贡献
新型微生物检测技术的研究及应用探索
新型微生物检测技术的研究及应用探索
近年来，随着生物学、化学、医学等领域技术的不断发展，新型微生物检测技术也随之不断更新和升级。这些新技术已被广泛应用于食品安全、公共卫生、环境监测等领域，并为人类的健康保驾护航。本文将深入探讨新型微生物检测技术的研究进展及应用探索。
一、PCR技术
PCR技术是近年来最常用的微生物检测技术之一。该技术通过特异性引物和逆转录酶，将DNA反转录成cDNA，并不断复制使其达到可检测的浓度，并通过标记和杂交基准序列，检测目的物。该技术拥有操作简单、准确灵敏、检测结果迅速等优点，性价比较高，是目前最为广泛应用的技术之一。
二、NGS技术
NGS (Next Generation Sequencing) 技术又称下一代测序技术，是现代微生物学研究中的一项革命性技术，可快速测序目标DNA或RNA，并产生大量序列信息。NGS技术在微生物检测中广泛应用，尤其是在分子流行病学中具有很大潜力。通过分析微生物遗传信息的变异，该技术可以快速鉴定、分类和定量目标微生物，甚至是获得新物种的信息。
三、微流控芯片技术
微流控芯片技术 (Microfluidic Chip Technology) 是一种高度微型化的综合技术，可以将操作和分析过程集成在一个芯片中进行。该技术主要通过微管道、阀门、泵等微结构实现微小液滴的移动和合并，从而逐渐完成一系列的检测工作。微流控芯片技术在微生物检测中应用广泛，可以快速检测微生物数量、鉴别不同的微生物、检测细胞的表型、功能以及微生物群落的结构等。
四、质谱技术
质谱技术是一种现代分析技术，可以通过质量测量和分析，将物质分子与碎片分子通过质谱仪进行分离，获得目标物质的分子信息。该技术在微生物检测领域广泛应用，可以提供微生物分子特征的定性和定量信息、测量生物分子的相对丰度、结构、分子量等。
五、生物芯片技术
生物芯片技术又称 microarray 技术，是一种用来检测RNA、DNA、蛋白质及代谢产物等的先进技术。生物芯片技术主要是将数以万计的特异性探针载入一个芯片上，通过特异性相互作用从大量样品中寻找目标物质。该技术在微生物检测中被广泛应用，可以测定微生物的基因表达水平和群体结构、评价单细胞水平的异质性等。
化学分析方法的微流控技术
化学分析方法的微流控技术
随着科技的进步和人们对于高效、精确化学分析的需求增加，微流控技术成为了化学分析领域的热门研究方向。微流控技术通过精密的控制微流体在微尺度通道中的流动，实现对化学分析过程的高度集成和自动化。本文将重点探讨化学分析方法中微流控技术的应用及其在分析领域的潜力。
一、微流控技术的基本原理
微流控技术基于微纳米尺度下的流体力学行为，利用微通道的高比表面积和高强度传质，可以降低反应体系的体积和反应时间。同时，微流控技术具有小体积、快速反应、低成本、高通量等优点。微流控芯片通常由微通道、阀门和泵等基本元件构成，这些元件能够精确控制样品进样、混合、分离和检测等过程。
二、微流控技术在化学分析方法中的应用
1. 毛细管电泳（CE）
微流控芯片可作为毛细管电泳的载体，实现对离子、分子、蛋白质等的高效分离和定量分析。通过调节微流通道的结构和表面修饰，可以改变样品的迁移速率和分离效果，实现对复杂混合物的快速分析。
2. 微流控质谱（μLC-MS） 将液相色谱（LC）与质谱（MS）结合，通过微流控芯片将样品分离和质谱分析耦合在一起。这种分析方法不仅具有高灵敏度和高分辨率的特点，还能够减少样品和试剂的消耗，并提高分析效率和准确性。
3. 微流控反应器（μReactors）
利用微流通道的纳米尺度反应空间和高比表面积，可以实现快速、高效的化学反应。微流控反应器可用于合成有机小分子和纳米材料，以及进行催化剂评估和高通量筛选等。
4. 微流控生物芯片（μBiochips）
微流控技术已广泛应用于生物芯片的制备和功能化，可实现对细胞培养、生物分析和疾病诊断的高通量、高灵敏度的检测。微流控生物芯片在基因测序、蛋白质鉴定和细胞间相互作用等领域有着重要的应用价值。
三、微流控技术的挑战和未来发展方向
尽管微流控技术在化学分析领域取得了重要进展，但仍面临一些挑战。例如，微流控芯片的制备和集成需要高精密加工工艺和成本较高的设备，且对材料的选择和表面修饰要求较高。此外，微流控技术在大规模应用时所需的自动化操作和设备集成也需要进一步改进。
基于离心力驱动微流控芯片的研究进展
２０１０年３８卷第１１期 广Ｏ￣Ｉ＇４Ｇ工 ・５７・ 基于离心力驱动微流控芯片的研究进展 张玲，王传虎 （蚌埠学院应用化学与环境工程系，安徽蚌埠２３３０３０） 摘 要：离心力驱动微流控芯片具有制作成本低、集成度高等优势，是一种不可多得的微流体驱动技术，文中介绍了离心力驱 动微流控芯片的驱动原理和加工方法并对其优缺点进行了比较，综述了离心式芯片在生物、医疗和化工等领域应用及发展前景。 关键词：离心力驱动；微流控芯片；加工方法；综述 Ｓｔｕｄｙ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ——ｄｒｉｖｅｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｈｉｐ ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎｇ．ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ一 ｕ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｎｇｂｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｎｈｕｉ Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ—ｄｒｉｖｅｎ ｆｌｏｗｓ ｗｅｒｅ ａ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｋｉｎｄ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎ－ ｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ— ｄｒｉｖｅｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐ ｗａｓ ｍａｄｅ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｙ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｒｅ— ｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ—ｄｒｉｖｅｎ；ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐ；ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ；ｒｅｖｉｅｗ 以微机电加工技术（ＭＥＭＳ）为基础的“微型全分析系统” （ ＴＡｓ）是分析科学的发展前沿 ，它的出现将取代当前分析 实验室的很多设备，使化学分析进入病房、化工生产现场甚至家 庭。而作为 ＴＡｓ的一个重要的组成部分微流控芯片 是当前 最活跃的领域，其核心是对微流体的控制，通过各种微流体的驱 动和控制技术来实现分离分析过程中的各种需求。目前微流控 芯片分析系统中使用较多的驱动方式是电渗流和压力驱动，前 者需要多点高压电源设备，驱动系统较为庞大复杂；后者目前包 括两种，其一是利用外部的宏观泵或注射器与微流体管道耦合， 这种方法简单、容易实现、成本低、而且已经商业化，但不易小型 化是它的一个主要缺点；另一种微流体的压力驱动方法是采用 微机械加工技术制作的微泵 来提供驱动力，而这种微流体泵 又存在着制作工艺复杂、造价昂贵等缺陷。 离心力驱动是微流控驱动技术中较为独特的一种技术。与 其他微流体驱动方式相比它具有加工方便、驱动流体范围广 、 流体流动无脉动以及易于进行高通量分析等优势，是一种不可 多得的微流体驱动技术。对离心式芯片的研究已广泛在国外工 业界和学术界开展 ，但国内有关该方面的研究还很少 ，本文 将对基于离心力驱动微流控分析芯片的研究进展进行综述，内 容涉及微泵的驱动原理、芯片加工方法及其应用几方面内容。 １ 离心力驱动原理 离心式力驱动是利用芯片在微电机带动下做圆周运动时所 产生的离心力作为液流的驱动力，通过改变芯片旋转速度和设 计不同的通道构型调节和控制流体的流速。而对芯片上流体的 限流和切换控制则需要配合微阀的使用才能完成。目前，在离 心式芯片上使用最多的微阀是依靠毛细作用的毛细管突破 阀 “。，它利用表面张力和流体与通道内壁相互作用的综合结 果实现流体在通道交界处的停留。 ２ 离心力驱动微流控芯片的制作工艺 ２．１ 芯片结构 与普通的微流控芯片不同，离心式芯片在结构上具有以下 典型特点：首先，芯片多为圆形结构，其大小与生活中使用的ＣＤ 相当，芯片可集成数十到上百个由圆盘中心向外围呈辐射分布 重复的结构单元。通常在每个结构单元的外围会设计一些气路 通道，以确保芯片在旋转时各通道内气压的平衡 ；其次，每个 结构单元由于应用体系要求不同在构型设计上也有差异，但它 们有一个共同的特点那就是通过通道的内径突变来实现微阀的 作用 。此类微阀的设计主要从芯片通道构型和通道内表面性 质的变化两方面人手；再次，储液槽和通道的形状不同，对整个 芯片的性能有很大的影响。Ｍａｄｏｕ等 设计了三种不同构型的 结构单元，当储液槽的形状依次为矩形、圆形、雨滴形时，样品的 引入会顺序变得容易，通道不易产生气泡，而且在进样完成以后 储液槽中试样残留会依次减少。另外，为了防止在芯片加工过 程中产生过高的残余应力，尖锐的拐角和弯道在微结构中都要 尽量避免。 ２．２芯片的￣ｊｎ－ｒ方法 由于离心式微流控芯片是利用芯片材质的憎水表面在通道 内径突变处产生毛细阻力实现对液流的控制，所以此类微泵芯 片通常都是采用高聚物材料加工制作，常用的有聚甲基丙烯酸 酯（ＰＭＭＡ）、聚碳酸酯（ＰＣ）、聚苯乙烯（ＰＳ）、聚二甲基硅氧烷 （ＰＤＭＳ）等。高聚物基质的离心式芯片的加工技术很多，主要分 为直接成型和复制成型两种。直接成型技术中以计算机数码控 制技术（ＣＮＣ）的使用频率最高 ”Ｊ，Ｐｕｃｋｅｔｔ等 等用ＣＮＣ技 作者简介：张玲（１９８０一），女，硕士，主要从事微流控分析研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎ ｉｎｇ１２５２７＠ｈｏｔｍａｉｌ．ＣＯＩｌ１
纸基微流控芯片的研究进展及趋势
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纸基微流控芯片的研究进展及趋势
作者：吴静 徐军飞 石聪灿
来源：《中国造纸学报》2018年第02期
摘要：纸张由于来源广泛、造价低廉、易于加工、生物样品相容性较好、可降解等诸多优点，常被用作承载分析诊断测试的基底材料。自2007年起，纸基微流控技术逐渐成为研究的热点，并涉及医学诊断、环境监测、生化分析等多个领域。目前，纸基微流控芯片已成为一种新型的平台技术，在低资源配置地区的快速诊断检测领域显示出了较大的应用潜力。本综述主要针对2007年以后的纸基微流控芯片的研究进展及趋势做论述。
关键词：纸基微流控芯片；制造工艺；结构设计；结果显示与读取；发展趋势
中图分类号：TS76；O652
文献标识码：A
DOI：1011981/jissn1000684220180257
1纸基微流控芯片的起源
微流控芯片技术是一种利用微米或亚微米通道控制微量（10-18～10-9 L）的液体样品或检测剂，进行生化分析或医学诊断的技术。这项技术最初起源于20世纪70年代末，Terry等实现了缩微的气相色谱在硅片上的构建，并演示了其进行混合气体成分分析的效果[1]。随后，在20世纪90年代初，Manz等首次提出微全分析系统（Miniaturized Total（Chemical）
Analysis Systems，μTAS）的概念[2]，该系统又被称为Lab on a Chip（LOC）。微流控芯片作为微型全分析系统的核心技术，它将生物化学分析过程构建在一个几平方厘米甚至更小的芯片上，通过微流通道控制试剂的输送，实现样品的制备、反应、检测等操作，在医学诊断、环境监测、生化分析等领域极具应用潜力。目前，微流控芯片已经发展成为世界上最具代表性的微集成化技术之一。
以纸张为基底构建检测平台有着诸多优点：造价低廉、环境友好、易于加工、可回收/再生、生物樣品相容性较好、过滤特性良好、可降解等。此外，由于纸张具有多孔亲水性的特点，在仅有毛细管力的作用下即可实现样品或试剂流体的输送[3]。利用纸张制作多孔实验板和纸基检测芯片并用于化学分析的概念可以追溯到19世纪三四十年代[45]。早在1949年，Muller等就开展了类似于微流控技术的工作，他们通过印制热熔蜡的方式制作了用于洗脱混合颜料的纸基检测装置[5]。而第一个用于半定量检测尿液中的葡萄糖的纸基传感器出现在19世纪50年代[6]；这项发明进一步发展为免疫纸基检测装置，并逐渐实现产业化。从2007年起，龙源期刊网
高通量筛选技术的新进展
高通量筛选技术的新进展
高通量筛选技术是一种在生物医学领域中广泛应用的技术。它能够将大量的样品进行快速的筛选，准确地鉴定出其中的有效成分，并能够在此基础上开发出更加有效的药物。
随着生物医学的发展，高通量筛选技术也在不断改进和升级。最近的一些新进展不仅大幅提高了筛选效率，还延伸了其应用范围。以下是对这些新进展的介绍。
一、 细胞表型筛选技术的广泛应用
近年来，细胞表型筛选技术的应用越来越广泛。这种筛选技术主要是利用大量的细胞来进行筛选，通过精确测量每个细胞的特征，确定细胞中的有效成分。
细胞表型筛选技术目前已经在癌症和其他疾病的研究和治疗方面得到广泛应用。例如，科学家使用这种技术来发现癌症细胞中的致癌基因，并研发出针对这些基因的新药物。
二、微流控芯片筛选技术的新进展
微流控芯片筛选技术是一种新兴的高通量筛选技术，它使用微流体技术来实现对样本的高效筛选。该技术主要是通过将样品注入到微小的芯片中，同时通过芯片上的小孔和通道控制病毒或其他微生物的流动，以实现对其进行快速筛选。
近年来，微流控芯片筛选技术的发展呈现出了一些新进展。例如，该技术现在不仅可用于病毒筛选和分离，还可以用于筛选DNA、RNA合成或蛋白质表达。此外，该技术还可以用于高通量的细胞分析和药物筛选。
三、化学计量学方法的发展
化学计量学方法是一种将化学和数学相结合的方法，用来处理复杂的生物数据。这种方法主要是通过对大规模数据进行统计分析，来发现某些药物或其它化合物在生物系统中的真实作用。
这项技术的新进展包括网络化学计量学方法和系统生物学方法。这两种方法主要是利用网络分析来揭示化合物和生物系统之间复杂的相互作用，并通过对这些交互作用进行分析来发现潜在药物和治疗方案。
总结：
随着科技的进步和生物医学研究的不断深入，高通量筛选技术正在不断改进和升级。细胞表型筛选技术、微流控芯片筛选技术和化学计量学方法的新进展，为我们开发出更加高效的药物提供了更多的可能。相信在未来，这些技术的不断发展将为医学和生命科学带来更大的进展。