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微流控芯片五大长处及四大缺陷剖析

微流控芯片五大优点及四大缺点分析-本文首先介绍了微流控的五大优点,其次就介绍了微流控的四大缺点,最后分析了四种微流控芯片材料的优缺点以及阐述了微流控芯片材料选型原则。

  微流控的五大长处

  (一)集成小型化与主动化

  微流控技能可以把样本检测的多个过程会集在一张小小的芯片上,经过流道的尺度和曲度、微阀门、腔体规划的调配组合来集成这些操作步康,最终使整个检测集成小型化和主动化。

  (二)高通

  因为微流控可以规划成为多流道,经过微流道网络可以一起将待检测样本分流到多个反响单位,一起反响单元之间彼此阻隔,使各个反响互不相搅扰,因而可以根据需求对同一个样本平行进行多个项目的检测。与惯例逐一项目检测比较,大大缩短了检测的时刻,进步了检测功率,具有高通量的特色。

  (三)检测试剂耗费少

  因为集成检测的小型化,使微流控芯片上的反响单元腔体十分小,尽管试剂配方的浓度或许有必定份额的进步,可是试剂运用量远远低于惯例试剂,大大下降了试剂的耗费量。

  (四)样本量需求少

  因为只在小小的芯片上完结检测,因而需求被检测的样本量需求十分少,往往只需求微升乃至纳升等级。此外还可以直接用全血进行检测,关于婴儿、白叟、残疾人这些血量少、静脉收集困难的人群,使其检测愈加便利;或许是十分宝贵稀疏的样本,使其多项目标检测成为或许。

  (五)污染

  因为微流控芯片的集成功用,原先在试验室里需求人工完结的各项操作悉数集成到芯片上主动完结,使人工操作时样本对环境的污染下降到最低程度。例如在分子核酸类检测中,无论是样本自身,仍是制备后预备用于检测的核酸,均会对试验室构成污染,气溶胶的分散使得后续样本检测简略呈现假阳性。这也是为什么惯例分子核酸类检测需求至少在3个房间别离进行不同的操作。微流控技能的运用很好的处理了这一问题。

  正因为微流控具有以上几个重要的优势和长处,使其成为了POCT的首选。而咱们判别这类产品在商场上有没有需求和竞争力,可以从这几个方面上进行判别。

  微流控的四大缺陷

  (一)中心技能缺少规范和规范

  一个老练的微流控产品,往往需求配套运用的试剂,中心的微流控芯片,芯片驱动渠道,光电检测模块,信号处理模块以及人机交互的软件体系等等组件。关于一个老练的工业链而言,一个杂乱的产品的不同组件是由不同公司大规模的出产,然后有某个把握一个或许几个中心技能的公司拼装而成。这儿最典型的代表便是智能手机。资金雄厚如苹果公司,也无法把比方CPU,内存,屏幕等等一切组件的工业线悉数把握在自己手上。可是在微流控的工业化中,因为这个技能还不太老练,产品缺少相应的规范化和规范化,现在还无法完成组件的通用化。这样也就无法构成上下游公司协作式的开发一个产品的形式。而微流控产品自身便是结合微机电加工、生命科学、化学组成光学工程及电子工程等许多范畴学科的新产品,技能要求高,开发周期较长。这也导致了,像比方GeneXpert PCR剖析仪这样的具有突破性展开的产品,因为前期昂扬的研制费用,到现在也没能完成真实的盈余。

  (二)相关人才严重不足

  多学科穿插人才、企业研制人员、专业化商场人员严重不足;国内芯片人才特别是在企业从事产品开发的芯片技能人员极为缺少。

  (三)现在出产本钱昂扬

  关于微流控免疫剖析芯片来说,其面对的最大问题是剖析芯片都是一次性运用,不能充分发挥微流控剖析渠道可屡次运用的长处,导致检测本钱升高,在现在加工条件下,一块供研讨用的规范玻璃芯片价值或许在几十到上百美元之间。

  (四)技能渠道的难题

  比方抗体的固定。非均相免疫剖析是将抗原或抗体固定在固相载体外表,经过特异性免疫反响,将所需的抗体或抗原结合在固相载体外表构成抗原抗体复合物,经过简略的清洗即可完成抗原抗体复合物与游离抗原抗体的别离。因而,如何将抗体固定在微通道的外表成为非均相微流控免疫剖析芯片的一个关键问题。有许多办法可以将抗体固定在通道外表,包含通道壁对抗体的直接吸附、共价结合在基底面构成活性功用基团、微触摸印刷等技能。抗体等生物分子可以经过疏水效果直接吸附在疏水性微通道的外表,可是或许引起抗体的构相改动而导致活性下降。一起对微通道外表的关闭是十分重要的,经过关闭束缚蛋白和小分子物质的非特异结合,这些非特异结合会影响剖析功率。蛋白质的非特异性结合和抗体的变性使免疫剖析的灵敏度大大下降,因而关于微流控免疫剖析芯片体系,选用合理的办法交联抗体显得十分重要。

  别的,微流控芯片与外围设备如主动剖析、显现设备等的集成化也是需求要点霸占的难题。微流控芯片是注定要被深度工业化的科学技能。这种判别首要当然是源于需求的不行逆转,需求加重,进程加速;另一方面,则是根据对这-科学技能在一些严重范畴不行代替性的知道,而这种知道只是在最近的若千年内才被人们所逐渐承受。它很或许展开成为当今工业转型的一种形式,对以生物经济为代表的新式经济发生重要影响。例如未来几年内,假如将微流控芯片与“生物手机”、 “互联网+”进一步结合,这样一个由一种新式技能引发的或许具有全局性影响的趋势,是否可以因而诞生一批“风口”职业值得我们等待。

  四种微流控芯片资料的优缺陷剖析

  1、硅资料

  长处:

  ·具有杰出的化学慵懒和热稳定性

  ·杰出的光洁度,加工工艺老练

  ·可用于制造聚合物芯片的模具等(汶颢股份供给硅片注塑模具、PDMS注塑模具等芯片注塑模具)

  缺陷:

  ·易碎,价格贵

  ·不能透过紫外光

  ·电绝缘功能不行好

  ·外表化学行为较杂乱

  2、玻璃石英资料

  长处:

  ·很好的电渗性质和光学性质

  ·有利于化学办法进行外表改性

  ·可用光刻和蚀刻技能进行加工

  缺陷:

  ·难以得到深宽比大的通道

  ·加工本钱较高

  ·封接难度较大

  3、有机高分子聚合物资料(PMMA等)

  长处:

  ·本钱低,种类多样,价格低价合适大量出产

  ·可经过可见光与紫外光

  ·可用化学办法进行外表改性

  ·易加工得到宽深比大的通道

  缺陷:

  ·不耐高温

  ·导热系数低

  ·外表改性的办法尚不行老练

  4、纸质芯片资料

  长处:

  ·较硅、玻璃等原料,纸的本钱低

  ·无需模板,结构规划不受束缚

  ·剖析体系易微型化、便携化。无需外置驱动泵,纸张可折叠,易保存和运送

  ·生物兼容性好。滤纸首要本钱为纤维素,可固定酶、蛋白质和DNA等生物大分子

  ·检测布景低。纸张通常是白色,有利于在纸芯片上展开比色剖析

  ·后处理简略,无污染,可经过简略安全的焚烧方法进行处理

  缺陷:

  ·样本残留在纸通道中和样品在运送过程中的蒸腾导致样品利用率下降。

  ·关于一些具有低外表张力的样本,疏水区不必定有满足的疏水性,样本或许会发生渗漏。

  ·结合传统的比色法,关于太低浓度的样本剖析纸芯片无法检测。

  微流控芯片资料选型准则

  ①芯片资料与芯片试验室的作业介质之间要有杰出的化学和生物相容性,不发生反响;

  ②芯片资料应有很好的电绝缘性和散热性;

  ③芯片资料应具有杰出的可润饰性,可发生电渗流或固载生物大分子;

  ④芯片资料应具有杰出的光学功能,对检测信号搅扰小或无搅扰;

  ⑤芯片的制造工艺简略,资料及制造本钱低价。

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