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浅谈微流控分析芯片

一、微全分析系统

微全分析系统,俗称“芯片上的实验室”,目前正处于当前发展的前沿,也最具有广阔的发展前景。该技术是将化学、生物学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离和检测等过程缩微或基本缩微到一块几平方厘米的芯片上,用以完成不同的生物或化学反应过程,并对其产物进行分析的技术,是一个微而全的系统。全微分析系统分为芯片式和非芯片式,目前芯片式是发展的重点,其中依据芯片结构及工作机理又可分为微阵列(生物)芯片和微流控芯片

二、微列阵芯片

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微阵列(生物)芯片主要以生物技术为基础,以亲和结合技术为核心,将样品固定于支持物表面,所以目前生物芯片一般是一次性使用,并且有很强的生物专用性。

三、微流控芯片

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微流控芯片则主要以分析化学和分析生物化学为基础,以微机电加工技术(MEMS)为依托,以微管道网络为结构特征,是当前微全分析系统发展的重点。 

微流控芯片的优点:

1,微流控分析芯片系统则把整个分析过程,即样品的采集、预处理、反应、分离、分析的过程集成于微芯片上,从而可多次重复使用。

2,减少试剂用量,可是珍贵的生物试样与试剂消耗大大降低到微升甚至纳升级。

3,高效,使分析速度成十倍百倍地提高。

4,廉价,费用成十倍百倍地下降。但目前的微流控芯片分析系统,除涉及到大量的微加工技术和芯片材料的知识外,还涉及到广泛的基础理论和应用基础知识,仍需要重点发展。 

微流控芯片的基础知识:

目前微流控芯片上微通道的加工有多种方法,例如热压法、侵蚀法等,但多以微电子器件加工的光刻法为基础。微流控分析芯片的构造一般为两片平板玻璃或高分子材料,其中一片刻有细微通道。两片平板封合后,形成具有封闭通道网络的芯片。在任意一片上还有通道的进出口。微流控分析芯片最常用的控制液流的手段是在通道两端的电极上施以电压,通过产生的电渗流驱动液流。通过电场强度和方向的控制可以灵活、重现地控制液体流动的方向和速度,从而实现试样的计量、混合、反应、加温、分离与转移等几乎分析实验室中的所有常规操作。 

微流控芯片的应用:

1,基因检测。微流控分析芯片系统所能分离的DNA片段的长度在逐步扩大,可完成对DNA片段的测序和遗传物质的分离、分析,并且出现了可同时进行平行分析的多通道阵列芯片。在芯片上进行PCR扩增得到了发展。

2,蛋白质分析。能够有效地减少分析过程中人为因素造成的干扰。需要的试剂及反应物的量均较少,对于一些微量蛋白质的检测以及实验中贵重试剂的消耗都具有十分重要的意义。微小的体积提供了充足的结合面,反应的传质发生改变,使反应更加充分、完全,反应时间缩短。

3,在细胞学上的应用。细胞分析主要包括细胞预处理和对细胞内或细胞膜上的物质进行分析。预处理的方式主要是细胞的溶解采用微流控芯片完成对细胞的分析,优势更加适用于操控单细胞。在微通道中,使用很小的电压,就能获得比较大的电场强度,这样有利于细胞在微通道中的移动。减少了细胞和试剂的消耗,缩短了分析时间。减少手工操作,避免了人为误差,分析系统在分析具有感染性的样品时减少了操作者被感染的机会,同时检测时间也少,是一个自动化的微而全的分析系统检测细胞的化学成分和影响。总的来说,各种定量定性的分析作为临床诊断的重要信息。 



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