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芯片实验室的发展方向

       芯片实验室由于它的发展涉及很多学科,又由于研究者的专长和兴趣不同,研究的侧重点不同,因此重现出发展的多样性,总的发展朝着更加完善的方向发展。
       1.芯片制造由手工为主的微机电(MEMS)技术生产逐渐朝自动化、数控化的亚紫外激光直接刻蚀微通道方向发展。
       2.将泵、阀、管道、反应器等集于一体,呈高度集成化。最具代表性的工作是美国Quake研究小组[9]将三千多个微阀、一千个微反应器和一千多条微通道集成在尺寸仅有几十个平方毫米面积的硅质材料上,完成了液体在内部的定向流动与分配。
       3.用于芯片实验室制造的材料呈现出多样式,朝着越来越便宜的方向发展。由最初的价格昂贵的玻璃和硅片为材料,发展成为以便宜的聚合物材料,如聚二甲基硅烷(PDMS)、聚甲基异丁烯酸(PMMA)和聚碳酸酯(PC)等。因而,为将来的一次性使用提供了基础。
       4.
芯片实验室的驱动源从以电渗流发展到流体动力、气压、重力、离心力、剪切力等多种手段。一种利用离心力的芯片已经商品化,被称为Lab-on-a-CD,因为该芯片形状象一个小CD盘。
       5.芯片实验室的检测技术朝着多元化发展。目前最常用的检测器是荧光和电化学检测器。随着固态电子器件的发展,一些传统的检测方法也进入这一领域,如采用半导体微波源的MIPAES检测、不需标记的SPR检测、快速阻抗谱(FIS)检测、NIR时间分辨荧光检测。
       6.由于不同样品分离 检测的需要,分离通道表面的改性呈现出多样性发展。用磺化、硝化、胺 化及把带双官能团的化合物耦合到表面的胺基上的办法加以修饰可获得各种分子组分的表面;用EDA、PDA、CAB、SPH及有机硅烷和无机氧化物等 [26-29]加以修饰微通道表面,以改善吸附特性,改变疏水性和控制电动力学效应以提高分离效率。
       7.应用方向:芯片实验室已从主要应用的生命科学领域扩展到其它领域。例如用于DNA、RNA、蛋白质等方向分析检测,还用于化学和生物试剂、环境污染的监测;监控微秒级的化学和生物化学反应动力学;用于许多化学合成反应的研究,药物和化学合成与筛选等[31]。因此,芯片实验室不仅为分析化学家,也为合成化学家特别是药物合成化学家打开了通往无限美好明天的大门。
       8.芯片实验室产业化发展越来越明显、越快速。由于它的基础研究和技术研究越来越专和精,使整体技术发展速度加快,再加之它朝着检测功能化方面发展,其应用前景越来越广。因此,产业化前景看好,有可能成为新的经济增长点。

 


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手持式PDMS打孔器