微流控芯片应用进展
生物医学工程中的微流控技术研究进展
生物医学工程中的微流控技术研究进展近年来，随着生物医学工程领域的快速发展，微流控技术逐渐成为一项被广泛研究和应用的重要技术。
微流控技术是利用小尺度通道中的微观流体流动进行精确控制和分析的一种技术，能够为生物医学工程领域的多个方面提供创新性解决方案。
本文将综述微流控技术在生物医学工程中的研究进展，并探讨其应用前景。
首先，微流控技术在生物样本分析和筛选方面发挥了重要作用。
传统的生物分析方法通常需要大量的样本和复杂的仪器设备，而微流控技术可以通过微型化和集成化的方式，实现对样本的高通量分析和筛选。
例如，微流控芯片结合生物标记物检测技术，可以快速、高效地进行生物标记物的分析，从而在生物医学研究和临床诊断中发挥重要的作用。
其次，微流控技术在药物传递和药物筛选方面也有显著的研究进展。
微流控技术可以精确地控制流体在微通道中的流动，实现对药物输送的精确控制。
例如，通过微流控芯片可以实现针对个体化治疗的药物输送系统，将药物按照患者的特定需求进行定制，提高治疗效果和减少副作用。
此外，通过微流控芯片还可以实现药物的高通量筛选，加速新药研发的进程。
另一方面，微流控技术在生物组织工程中也发挥了重要作用。
生物组织工程是将细胞、生物材料和生物活性物质结合起来构建人工组织或器官的一种方法。
微流控技术可以提供精确的组织工程环境，实现对细胞的培养和分化的精确控制。
例如，通过微流控芯片可以模拟血管的微环境，为细胞提供适宜的氧气、营养物质和生长因子，促进血管生成和组织修复。
此外，微流控技术还在基因分析和生物传感器方面有着广泛的应用。
微流控技术可以通过微通道和微阀门对生物样本中的基因进行分析和检测。
例如，通过微流控芯片可以实现基因的放大和分离，用于基因测序和基因突变检测。
同时，微流控技术还可以结合生物传感器实现对生物分子的高灵敏、高特异性检测。
这对于早期疾病的诊断和生物研究具有重要的意义。
然而，微流控技术在应用中也面临一些挑战。
首先，由于微流控芯片结构的复杂性，制备和操作技术的要求较高，增加了技术难度和成本。
微流控芯片技术的发展与应用
微流控芯片技术的发展与应用随着微型技术的快速发展，微流控芯片技术也成为了生命科学和医学诊断的重要工具之一。
微流控芯片技术利用微型反应器及微型通道，实现自动控制反应条件与样品循环，在微米尺度范围内进行各种生物分析和检测，从而实现了高通量、快速、精准的生物分析。
本文将对微流控芯片技术的发展与应用进行分析。
一、微流控芯片技术的发展历程20世纪上半叶，生化分析主要是在试管中进行，检测手段和方法都比较简单。
到了20世纪60年代，随着电子技术的发展和微处理器的诞生，微流控芯片技术开始起步。
1980年代初期，美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Manne S.丹尼尔斯和Walter Schottky 先后提出了微通道芯片的想法。
1985年，美国国家标准局(NIST)的George Segar和David Ross成功地采用光刻技术制作了一个环形的微小流通通道。
此后随着MEMS技术的快速发展，微流控芯片技术不断得到完善。
二、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术基本上就是把传统实验中的微型反应器和微信道集成到一块芯片上。
该技术通过微米尺度的反应器和信道，将不同形态、性质、浓度、电荷、质量的生物特异性分子进行分离、检测、识别和定量测定。
由此可实现常规实验所需耗费大量时间、试剂、仪器的方法的高度自动化和微型化，避免了手工操作对反应的误差，大大提高了实验分析的效率和可靠性。
三、微流控芯片技术的应用1. 生物学和医学领域微流控芯片技术在生物学和医学领域的应用最为广泛。
例如，可实现DNA 和 RNA 提取、基因片段扩增、基因分型、细胞培养和检测、蛋白质表征和检测、蛋白酶酶解等。
此外，微流控芯片技术也可应用于药物筛选、体液分析和药物代谢组学等方面。
2. 环境监测微流控芯片技术可以实现水、空气和土壤等环境样品分析。
例如，可检测环境中的微生物、重金属、有机物、水源污染物等。
3. 食品安全微流控芯片技术可以快速有效地检测食品中的不良成分，如农药残留、毒素、微生物等。
微流控技术的最新进展和应用
微流控技术的最新进展和应用微流控技术是在微米尺度下控制流体的运动和混合的技术，因其具有高效、高通量、高精度、低成本等优势，在生命科学、化学、物理学等领域得到了广泛应用。
本文将介绍微流控技术的最新进展和应用。
一、微流控技术的发展历程微流控技术的发展可以追溯到20世纪90年代初。
当时，生物芯片和分析系统的发展需要对微小量液体进行处理和分析，而微纳加工技术的快速发展为微流控技术的实现提供了可能。
最初的微流控芯片是由双层玻璃或聚酯薄膜制成，通过特殊加工方法形成了微型通道和微型反应器。
由于技术极为复杂，很少有人能够掌握这项技术。
但随着科学技术的不断进步，微型化技术和微电子加工技术的不断发展，微流控技术被越来越多的科学家和工程师应用于生物、医学、化学等领域，同时得到了广泛的关注和研究。
微流控技术发展到现在，已不仅限于微通道芯片的制备，而更注重技术的改进和创新，有效地延长了芯片功能的寿命和复杂度。
二、微流控技术的基本原理微流控技术的主要原理是将液体通过微型通道进行微型化处理。
将流体储存在一个微型通道中，通过微压泵或电动力以低速推进，并在通道中混合和反应，实现采集样品、生成检测信号和数据解析的过程。
当通道的尺寸与被测物的大小接近或相等时，通道中的流体运动受底部和壁面的影响较大，可以形成微流体的稳定运动。
微流控技术中通道的大小和形状以及液体的流速均对代表化和分离效果产生影响。
三、微流控技术的应用微流控技术在多个领域得到了广泛应用，尤其是在蛋白质、药物、基因和细胞等生物体系中。
下面将就不同领域先进的微流控技术进行介绍，以及它们在实际应用中的重要意义。
1. 细胞研究细胞，生命活动的基本单位，对研究生命科学、药物研究以及疾病预防有着重要的意义。
在细胞和生物学研究中，微流控技术得到了广泛的应用。
微流控芯片可以充当细胞培养室、细胞筛选室、细胞管道等多个角色，可以有效地控制细胞数量、培养时间和细胞分离等操作。
通过针对细胞和细胞物质在不同尺寸和数量水平的微流控分析，可以对有关生物和细胞的不同响应作出解释并进行研究。
2023年微流控芯片行业市场分析现状
2023年微流控芯片行业市场分析现状微流控芯片是一种能够进行微流体操作的集成微系统，具有在微尺度下进行流动控制、混合、分离等功能，被广泛应用于生物医药、化学分析、环境监测、食品安全等领域。
随着微流控芯片技术的不断发展和成熟，市场需求也在逐渐增加，现状分析如下：1. 市场规模持续扩大：随着微流控芯片技术的成熟，市场对于微流控芯片的需求不断增加。
根据市场调研机构的数据显示，全球微流控芯片市场规模从2018年的约20亿美元，预计将在2025年达到70亿美元左右，年平均增长率超过15%。
2. 应用领域广泛：微流控芯片在生物医药领域应用最为广泛，包括细胞分析、基因测序、蛋白质分析等。
此外，微流控芯片在环境监测、食品安全等领域也有广泛应用。
随着技术的进一步发展，微流控芯片将逐渐渗透到更多行业领域。
3. 技术水平有待提高：目前微流控芯片的技术水平还有待提高。
尽管已经出现了一些较为成熟的产品，但是与传统的实验室操作相比，还有一定的差距。
例如，需要进一步提高芯片的可重复性、可靠性，减少漏洞等问题。
同时，也需要进一步降低成本，提高产能，以满足市场需求。
4. 竞争激烈：随着市场的扩大，微流控芯片行业的竞争也逐渐激烈。
目前市场上已经涌现出一些知名的微流控芯片供应商，如Roche、Thermo Fisher Scientific、Agilent等。
同时，还有一些新兴的公司也在积极布局，加大研发力度，以争夺市场份额。
5. 政策支持力度大：政府在促进微流控芯片行业发展方面给予了较大的支持。
通过出台相关政策，鼓励企业加大研发投入，提高技术水平，推动技术的商业化应用。
同时，政府还鼓励企业进行技术合作，加强产学研结合，促进技术创新。
总之，微流控芯片行业市场前景广阔，有着巨大的发展潜力。
随着技术的进一步成熟和应用的深入推进，微流控芯片有望在生物医药、环境监测、食品安全等领域发挥更大的作用，推动这些行业的进一步发展。
同时，企业应密切关注市场需求，不断提高技术水平，加强研发和创新，以在激烈的竞争中占据一席之地。
微流控芯片技术的研究与应用
微流控芯片技术的研究与应用微流控芯片技术是一种基于微纳米加工技术和流体力学理论的高新技术，它能够将微小的液体或气体精准地操控和管理，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
下面将从微流控芯片技术的原理、研究进展和应用前景三个方面进行介绍。
一、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术的核心在于微流体控制，其原理主要涉及微小液滴、微小通道和微型阀门。
微小液滴是指微流控芯片内的微小液体颗粒，它们可以根据通道的设计被精准地分配和传输。
微小通道是指微流控芯片内的微型管道，它们是控制微小液滴流动的重要组成部分。
微型阀门是指微流控芯片内的小型控制元件，可以通过外部控制开启或关闭，从而实现微小液滴的控制。
微流控芯片技术基于微型流体的行为，可以将微小液滴进行混合、分离、反应等操作，从而实现微流体组件的各种功能。
通过微型通道和微型阀门的调节，可以精确地控制微小液滴的数量、位置和流动速度，从而大大提高实验的准确性和可重复性。
二、微流控芯片技术的研究进展随着微纳米加工技术的发展和工艺的不断完善，微流控芯片技术得到了广泛的研究和应用。
目前，微流控芯片技术已经成功地运用在细胞培养、DNA分离、蛋白质分析、药物筛选等领域，并获得了许多重要的研究成果。
在细胞培养方面，微流控芯片技术可以提供一个更为真实的模拟环境，促进细胞生长和分化，并可用于监测细胞行为、繁殖和死亡的特征。
在DNA和蛋白质分析方面，微流控芯片技术可以更快速、更准确地识别DNA和蛋白质的特征，从而为基因和蛋白质组学研究提供了一个高效的平台。
在药物筛选方面，微流控技术可以更快速、更精准地评估药物候选物的活性、毒性、代谢和药效学特征，为药物研发提供更加可靠的数据基础。
三、微流控芯片技术的应用前景由于其精准、高效、低成本、可自动化等优势，微流控芯片技术已经成为生物医学、环境监测、材料科学等领域的热点研究方向，并逐渐应用于工业生产和医疗诊断中。
在生物医学领域，微流控芯片技术可以用于诊断、治疗和预测疾病，如癌症、心血管疾病、神经疾病等。
微流控器件的最新研究与应用
微流控器件的最新研究与应用随着微纳技术的快速发展，微流控技术因其微小、自动化、高效、低成本等优点，被广泛应用于医疗诊断、环境监测、食品安全等领域。
本文将介绍微流控器件的最新研究和应用，并探讨其在生物和医学领域中的前景。
一、微流控器件的基本原理微流控器件是一种用于精确控制微型液滴、粒子、细胞等微型尺度物体的技术。
微流控器件主要由芯片和流控系统两部分组成。
芯片通常采用微型加工技术制造，其结构复杂，包括微通道、微阀门、微泵和微电极等多个组成部分。
流控系统利用压力泵、电子泵或吸口和喷嘴的组合，实现对液体流动的控制。
通过微阀门、微泵和微电极等元件，实现对液体的控制和操纵。
二、微流控器件的最新研究进展随着技术水平的提高，微流控器件的应用范围不断拓宽。
近年来，其研究进展主要集中在以下方面：1. 高通量分析高通量分析是指对大量样本进行快速分析和处理。
在医学和生物学领域，高通量分析技术已被广泛应用于基因测序、细胞分析、分子诊断等领域。
微流控技术通过精密的液滴控制和操作，可以实现高通量的样品检测和分析，同时保证分析结果的高精度和高可靠性。
2. 快速筛选和分离快速筛选和分离是微流控器件的另一个重要应用领域。
在医学和药物研发领域，快速筛选和分离技术被广泛应用于药物筛选、蛋白纯化、细胞分离等领域。
微流控器件通过微型阀门和微泵等元件，实现对小分子、大分子、细胞等微型物质的快速筛选和分离，实现了自动化、高效和精确的分离和筛选。
3. 仿生微流控器件仿生微流控器件是指基于生物界面的微流控器件，其结构与生物细胞、组织等具有类似性。
在仿生微流控器件中，通过改变微通道的结构和表面性质等参数，来模拟生物界面的形成和功能。
该技术在细胞培养、组织工程、细胞信号传导等领域有着广泛的应用和前景。
三、微流控器件在医学和生物领域中的应用微流控器件在医学和生物领域中的应用已经取得了显著的成果。
具体应用如下：1. 基因测序基因测序是现代生物学和医学领域中的一个热点问题。
微流控技术在生物医学领域中的研究进展
微流控技术在生物医学领域中的研究进展微流控技术是一种基于微电子学和微机械学的新型技术，它通过利用微小通道、微流体、微阀门等微结构，来实现对微小液体的操控和控制。
该技术在生物医学领域中的应用极为广泛，包括基因测序、高通量药物筛选、细胞分类等。
下面将探讨微流控技术在生物医学领域中的研究进展。
一、微流控技术在基因测序中的应用基因测序是现代医学领域中的一项重要技术，它可以为人们提供个体化、精准化的诊疗方案。
而微流控技术在基因测序中的应用，可以大大提高基因测序的效率、准确度和精度。
目前，大部分基因测序仪都采用了微流控芯片技术，将样本与试剂分装在微小的通道中，高效地进行基因测序。
与传统的基因测序方法相比，微流控技术具有更高的可重复性、更快的速度和更低的成本，因此已被广泛应用于生物医学研究领域。
二、微流控技术在高通量药物筛选中的应用高通量药物筛选是一项极为繁琐的工作，传统的方法需要大量的试药和患者样本，有很高的成本和时间。
而微流控技术可以在微小的通道中快速地分离、检测患者样本和药物试剂，从而实现高通量药物筛选。
该技术可以大大缩短药物筛选的时间和成本，提高药物的研发效率和成功率，为生物医学领域带来了重要的帮助。
三、微流控技术在细胞分类中的应用细胞分类是生物医学领域中的一项重要技术，它可以帮助人们诊断和治疗很多疾病。
而传统的细胞分类方法需要大量的人工操作，效率低下，缺乏精确度。
而微流控技术可以通过微型通道和微型阀门来操作单个或大量的细胞，并将其分类和筛选。
该技术可以大大提高细胞分类的效率和准确度，为生物医学研究提供了重要的基础。
四、微流控技术的未来发展微流控技术在生物医学领域的应用已经取得了很大的进展，但还有很多问题需要解决。
例如，如何进一步提高微流控芯片的加工精度和制造工艺，以便更好地满足实际需求；如何提高微型通道和阀门的稳定性和可靠性，以便更好地控制微小液体的逆行流动和泄漏；如何进一步提高微流控芯片的兼容性和可扩展性，以便更好地集成其他生物医学技术。
微流控芯片在生物医学领域中的应用
微流控芯片在生物医学领域中的应用随着微流控芯片技术的不断发展和普及，这项技术在生物医学领域中的应用前景愈加广阔。
微流控芯片是一种将微小渠道、泵和反应室集成在一起的芯片，可以用于高效控制和操作液体和微小颗粒，具有实时、高通量、高度自动化等优点。
将微流控技术与生物医学领域相结合，可以实现对生物体系的高效、精确、快速的控制与分析。
本文将介绍微流控芯片在生物医学领域的应用及其发展前景。
一、微流控芯片的基本原理与特点微流控芯片的基本原理是利用微小空间中流体性质的特殊性质，使流体在微通道中产生复杂的流动形态，通过调节微通道中的流量、压力和温度等参数，对样品进行处理、提取和控制。
微流控芯片在尺寸和操作难度方面都比传统实验方法更为优越。
其主要特点包括以下几点：1.微流控芯片可以通过微型管道进行流体传输，可实现微小体积的流体控制和携带。
因此，在生物学和医学领域中更容易处理微小体积的生物样品;2.微流控芯片可实现高通量、快速的样品检测和分析，通过成千上万个微管道并行检测，可处理大量样品，提高检测效率和灵敏度;3.微流控芯片可以实现实时控制和监测，通过在线检测，可快速反应实验的过程和结果，缩短实验周期，从而提高实验成果的准确性;4.微流控芯片可以高度自动化，减少人工操作，提高操作稳定性和一致性，降低人为误差。
二、微流控芯片在生物医学领域中的应用微流控芯片在生物医学领域中的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面：1. 疾病检测微流控芯片可以快速、精确地检测和诊断疾病。
例如，利用微流控芯片可以检测血液中的癌细胞、DNA、RNA等生物标志物，对多种癌症进行快速诊断和治疗。
另外，通过微流控芯片还可以检测血压、血糖、胰岛素等生理指标，对糖尿病、心脏病等疾病进行早期诊断和治疗。
2. 细胞培养微流控芯片可以模拟人体内部的微环境，从而进行细胞培养和筛选。
通过微流控芯片可以控制细胞的位置、排布形态和生长过程，并通过不同流体的流速、组成和温度等参数调节细胞的生长和分化，从而实现特定类型细胞的快速培养和筛选。
微流控芯片技术的发展史及其应用的研究进展
和肌 红 蛋 白等 ９种 蛋 白质 混 合 物 进 行 分 离检 测 ， 几 分 钟 内完 成 整 个 检 测 过 程 。在 氨 基 酸 发 现 方 面 ， 国外 设 计 了 一 种循 环 柱 切
制 了一 种 气 流 驱 动 的微 反 应 装 置 ， 可 对 肾病 患 者 尿 液 中 的 白蛋
白浓 度 进 行 非 免 疫 性 测 定 ，这 种 方 法 所需 样 品 量及 试 剂 量 少 ， 反应 时间短 ， 检测结果与传统 的免疫检测结 果一致 ， 具 有 巨大
的优 势 。Ｓ ｏ ｎ ｇ ｆ ａ ｒ ｏ ｅ ｎ等 ３ １ 使 用 微 流控 芯 片 成 功 测 定 了尿 液 中肌
换 的微 流 控 芯 片 ， 微 通 道 表 面 以 线 形 聚 丙 烯 酰） 标记氨基酸 ， 取 得 较 好 的分 离 效 果 。 免 疫 分 析 方 法 目前 在 临 床 诊 断 、 生 物 医学 和 环 境 监 测 等 领 域 中应 用 最 为 广 泛 。 由于 尺 寸 的 缩 小 ， 微 流 控 芯 片 上 的 免 疫 反 应 速 度 得 到 提 高 。免 疫 分 析 有 两 个 最基 本 的 分类 ， 均相 免 疫 分 析和非均相免疫分析 ， 反应 类 型 从 定 量 方 式 看 可 分 为 竞 争 免 疫 分析和非竞争免疫分析 ， 这 几 种 免 疫 分 析 技 术 在微 流控 芯 片 中 都 有 比较 多 的研 究 。 均 相 免疫 分析 方 面 ， Ｗａ ｎ ｇ 等［ ２ ０ １ 在 微 流 控 芯 片 中建 立 集 成 化 的 均 相 酶 免 疫 法测 定 技 术 平 台 ， 在 免疫 室 内 进 行酶反应 ， 底物 ４ 一氨 基 苯磷 酸 盐 被 氧 化 成 为 ４ 一氨 基 苯 酚 ， 实 现 了用 下 游 的 安 培 法 检 测 样 本 中 的 鼠免 疫 球 蛋 白 。Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ等 设计 了 Ｓ Ｐ Ｉ Ｄ Ｙ芯 片 ，采 用 均 相 直 接 免 疫 分 析 方 法 检 测 卵 清 蛋 白和 抗 雌 二 醇 ， 在 ６ ０ ｓ 内可以完成混合 、 反应、 分离、 检 测 等 整 个分析过程。 微 流 控 免 疫 比起 常规 的非 均 相 免 疫 反 应 时 间 大 大 缩短 ， Ｄ ｏ ｄ ｇ ｅ 等 在 芯 片 通 道 的 局 部 区 域 固 定 一 层 蛋 白 Ａ， 蛋白 Ａ对 兔 免 疫 球 蛋 白有 极 强 的 亲 和 力 ， 然 后 用 直 接 法 和竞 争 法 进 行 蛋 白 Ａ 与免 疫 球 蛋 白 Ｇ之 间 的免 疫 分 析 研 究 ，运用 这种 方 法大大缩短了检测时间 ， 提 高 了检 测 的 精 确度 。 竞争免疫方面 ，
生物芯片和微流控芯片的研究进展
生物芯片和微流控芯片的研究进展随着现代科技的不断发展，人类对于生物芯片和微流控芯片的研究也越来越深入。
生物芯片和微流控芯片都是众多领域中的热门话题，从医疗到环保再到食品安全，都可以看到它们的应用。
本文将围绕这两种芯片，介绍它们的相关研究进展。
一、生物芯片的研究进展生物芯片是一种在微米尺度上集成了化学、物理、生物三个方面的功能元件。
研究生物芯片的目的是将微型芯片技术应用于生命科学领域，实现体内微处理和多种分析方法的集成化。
生物芯片的研究进展主要包括以下方面。
1. 基因芯片基因芯片是一种用于检测多个目标分子的方法。
通过使用微型芯片技术将上千种的核酸序列固定在芯片上，再通过一系列化学反应来检测被测目标分子的含量。
基因芯片可以提高基因检测的灵敏度和准确度，广泛应用于诊断和个性化医疗等领域。
2. 细胞芯片细胞芯片是一种在微米尺度上集成了细胞培养的芯片。
通过微观加工技术，可以将细胞培养在芯片上的小空间中，以便研究其生长、分化等行为。
细胞芯片已经被广泛应用于体外药物筛选、基因表达分析等领域。
3. 蛋白芯片蛋白芯片是一种用于检测蛋白质互作、表达水平、功能以及抗体识别和药物筛选等的方法。
通过使用微型芯片技术将多个蛋白质固定在芯片上，再通过一系列化学反应来检测蛋白质的含量和活性。
4. 病毒芯片病毒芯片是一种用于快速搜寻各种病原体的方法。
通过将大量病毒抗原固定在芯片上，再通过体外反应来检测样本中的病原体。
病毒芯片可以快速、敏感地诊断病原体感染，广泛应用于传染病诊断和疫情监测等领域。
二、微流控芯片的研究进展微流控芯片是一种在微米尺度上控制小量流体运动的方法。
研究微流控芯片的目的是通过控制微流体的流动特性，实现高通量的、低样本浓度的多分析方法集成。
微流控芯片的研究进展主要包括以下方面。
1. 植物样本检测植物样本检测通常需要先将样本碾碎，再提取其中的DNA、RNA等生物分子。
然而，目前的方法往往要依赖昂贵的基因分离技术和大量试剂，且操作复杂。
微流控生物芯片技术的研究与应用
微流控生物芯片技术的研究与应用一、概述微流控生物芯片技术是一种新兴的微流控技术，具有高度集成、高通量、高精度和高灵敏度等优势，已被广泛应用于医学、生物化学、环境科学和食品安全等领域。
本文将重点介绍微流控生物芯片技术的研究进展和应用现状。
二、微流控生物芯片技术的研究进展（一）微流控芯片的制备技术微流控芯片的制备技术是微流控生物芯片技术的关键技术之一。
传统的制备方法主要包括光刻、电子束曝光和压印等，这些方法所需设备复杂，成本高昂，不适宜于量产。
近年来，研究人员提出了各种新的制备方法，如二光子聚合、光敏树脂固化、激光剥蚀等方法，这些方法不仅可以制备具有微小尺寸和高精度的微流控芯片，而且操作简便、成本低廉，逐渐成为微流控芯片加工的主流技术。
（二）微流控芯片的设计和优化微流控芯片的设计和优化直接影响着微流控芯片的性能。
设计和优化过程需要考虑诸如流体动力学、反应动力学和传热学等方面的因素，根据实际需要进行综合考虑。
近年来，研究人员采用仿生学、微纳加工等方法设计和优化微流控芯片，如采用仿自然的网络结构来实现微生物的培养和分析、在芯片表面构建微纳米结构来实现细胞定位和分割等，有效提高微流控芯片的灵敏度和可靠性。
（三）微流控芯片的检测技术微流控芯片的检测技术是微流控生物芯片技术的关键技术之一。
传统的检测方法主要包括光学检测、电化学检测和质谱检测等，这些方法常常需要复杂的设备和操作，且不能满足实时监测需求。
近年来，研究人员提出了各种新的检测方法，如表面增强拉曼光谱、量子点荧光探针、电化学生物传感器等方法，这些方法具有高灵敏度、高选择性和高通量等优势，可以实现实时监测和快速检测微量生物分子。
三、微流控生物芯片技术的应用现状（一）医学应用微流控生物芯片技术在医学诊断中具有广阔的应用前景。
例如，在抗生素筛选中，可以通过在微流控芯片中培养细菌，然后利用高通量分析方法快速筛选出对某种细菌具有杀菌作用的抗生素；在肿瘤分子诊断中，可以利用微流控芯片对肿瘤细胞进行捕获和分析，以实现早期诊断和治疗。
微流控芯片快速制备技术进展
微流控芯片快速制备技术进展一、微流控芯片技术概述微流控芯片，也称为微流控系统或微流控芯片实验室（Lab-on-a-Chip），是一种利用微尺度流体通道来控制和操纵极小体积流体的技术。
这种技术在生物医学、化学分析、药物筛选等领域具有广泛的应用前景。
微流控芯片技术的发展，不仅能够推动相关领域的技术进步，还将对整个科学研究和工业生产产生深远的影响。
1.1 微流控芯片技术的核心特性微流控芯片技术的核心特性主要包括以下几个方面：- 微型化：微流控芯片能够在微小的尺寸内实现复杂的流体控制，通常尺寸在毫米到厘米级别。
- 高通量：微流控芯片可以同时进行大量的实验，大大提高了实验的效率和通量。
- 精确控制：微流控芯片能够精确控制流体的流动，包括流速、流向和流量等。
- 集成化：微流控芯片可以集成多种功能，如混合、反应、分离等，实现一体化的实验平台。
1.2 微流控芯片技术的应用场景微流控芯片技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 生物医学研究：用于细胞培养、疾病模型构建、药物筛选等。
- 化学分析：用于样品的前处理、化学反应的控制和分析。
- 环境监测：用于污染物的检测和分析。
- 食品安全：用于食品中的微生物检测和成分分析。
二、微流控芯片快速制备技术的进展微流控芯片的快速制备技术是实现微流控系统广泛应用的关键。
随着材料科学、微加工技术以及3D打印技术的发展，微流控芯片的制备方法也在不断进步。
2.1 微流控芯片快速制备技术的种类微流控芯片快速制备技术主要包括以下几种：- 光刻技术：利用光刻技术可以在硅片或其他基底材料上制作出精确的微流体通道。
- 软光刻技术：使用弹性材料如PDMS（聚二甲基硅氧烷）通过软光刻技术制作微流控芯片，具有成本低、加工速度快的优点。
- 3D打印技术：利用3D打印技术可以快速制造出复杂的微流控芯片结构，具有设计灵活、制造周期短的特点。
- 激光切割和刻蚀技术：使用激光切割或刻蚀技术在塑料或玻璃等材料上制作微流控芯片。
微流控技术的发展历史
微流控技术的发展历史标题：微流控技术的发展历史及其应用进展引言微流控技术，作为一种新兴的交叉学科，起源于20世纪90年代，是将生物、化学、物理、工程等多种科学领域知识深度融合，通过精确控制微尺度流体在微米级别通道内的流动、反应和检测的一种先进技术。
它的诞生与发展对生命科学、临床医学、环境监测等领域产生了深远影响。
一、微流控技术的起源与发展历程1. 萌芽阶段（20世纪50-70年代）微流控技术的起源可以追溯到20世纪50年代至70年代，当时科学家们开始研究如何在微小空间内操纵和控制流体，这一时期的主要成果包括微泵、微阀以及用于液相色谱分析的微通道等基础元件的开发。
2. 形成与初步发展（20世纪80年代-90年代）进入80年代，随着半导体加工技术和MEMS（微电子机械系统）技术的进步，微流控芯片的概念被提出并得到初步实现。
1990年，Whitesides等人首次提出了“Lab-on-a-Chip”（LOC）的概念，标志着微流控技术正式步入快速发展轨道。
3. 快速发展阶段（21世纪至今）进入21世纪以来，微流控技术进入了高速发展的黄金时期。
此阶段的研究重点转向了复杂功能化微流控系统的构建，如集成式微反应器、细胞分选及操控系统、单分子检测平台等。
同时，该技术的应用范围也从最初的生物医学领域拓展到了环境监测、食品安全、材料科学等多个领域。
二、微流控技术的关键里程碑事件1. 微流控芯片的发明2. LOC概念的提出和实验室芯片的初步实现3. 数字微流控技术的出现，实现了对微流体的精准控制4. 单细胞分析和单分子检测技术在微流控平台上的突破5. 三维微流控系统的构建和生物3D打印技术的发展结论回顾微流控技术的发展历程，我们可以看到其从理论构想到实际应用的不断深化和扩展。
如今，微流控技术已经成为科研创新的重要工具，并有望在未来继续引领生物医学、纳米科技、精准医疗等领域取得新的突破。
随着更多跨学科研究成果的涌现和技术瓶颈的解决，微流控技术的前景将更加广阔且充满无限可能。
微纳米流控技术的研究进展
微纳米流控技术的研究进展随着科技的发展，微纳米流控技术在生物医学领域中的应用越来越广泛。
微纳米流控技术是一种基于微机电系统（MEMS）技术、纳米技术和液体力学的综合技术，可以实现微小流体的操控和分析。
在分子诊断、基因芯片检测、高通量分子分析、微分子分离和微小器官建立等研究方面发挥着重要的作用。
1、微纳米流控技术的基本原理微纳米流控技术通过微小的通道和微流控芯片实现对微小体积液体的操纵。
许多微纳米通道是由光刻或激光刻蚀技术制造，通道的尺寸通常是几微米或几百纳米。
这种微小的通道具有极高的面积比和表面边缘作用，能够实现微流体的高效传输和可控的流动。
在微纳米流控芯片中，流体被液体法或气体法注入到微通道中。
通道中的流体可以通过内部和外部施加力场的方式被分割、调控和分析。
通过微流体的分割和调控，可以实现不同体积的微型悬滴的精确控制和选择性的分离。
这对于微生物和单细胞的分析和研究有着重要的价值。
2、微纳米流控技术在生物医学中的应用微纳米流控技术作为一种高效的生物医学技术，可以应用于细胞的操控、筛选和研究等方面。
（1）基因芯片检测基因芯片检测是微纳米流控技术在生物医学中的重要应用之一。
通过微纳米流控芯片，可以通过微芯片上的DNA探针和目标DNA的杂交和识别，实现基因筛选和检测。
基因芯片检测找到了基因芯片中的激素、药物、微生物学和基因组学等多个领域的应用。
（2）单细胞分析单细胞分析是基于微纳米流控技术的一种技术。
使用微流控芯片制备单细胞的精确体积范围的悬滴，然后通过细胞膜的特定染色技术或细胞标记技术对细胞进行分析。
可以实现细胞代谢、增殖等的研究。
（3）其他应用微纳米流控技术在生物医学领域的其他应用方面也有很多。
例如，微纳米流控技术可以用于精确的蛋白质测量、单细胞的悬浮和分析、微型器官的构建和仿真、基础生物学研究等方面。
3、微纳米流控技术的未来发展在未来，微纳米流控技术在生物医学领域中的应用将会更加广泛。
随着技术的进步和应用的深入，微纳米流控技术的应用领域将会不断扩大，技术的研究和应用也将更加深入。
化学分析中的微流控技术有哪些新进展
化学分析中的微流控技术有哪些新进展关键信息项：1、微流控技术的定义及原理：＿___________________________2、最新的微流控芯片材料：＿___________________________3、化学分析中微流控技术的应用领域：＿___________________________4、相关技术的灵敏度和准确性提升情况：＿___________________________5、微流控技术与其他分析技术的结合方式：＿___________________________6、微流控技术在化学分析中的优势：＿___________________________7、技术面临的挑战和限制：＿___________________________8、未来发展趋势和前景预测：＿___________________________11 微流控技术的定义及原理微流控技术是一种在微观尺度下对流体进行精确操控和处理的技术，其通道尺寸通常在微米甚至纳米级别。
该技术基于微机电系统（MEMS）加工技术，将化学分析所需的各种功能单元，如样品预处理、反应、分离和检测等，集成在一块微小的芯片上。
其原理主要包括流体的层流特性、表面张力和毛细作用等。
111 层流特性在微通道中，由于雷诺数较低，流体通常呈现层流状态，不同流体之间的混合主要依靠分子扩散，这使得能够对流体进行精确的控制和操纵。
112 表面张力和毛细作用在微尺度下，表面张力和毛细作用对流体的流动行为产生显著影响，可用于实现流体的自动进样和传输。
12 最新的微流控芯片材料随着技术的不断发展，出现了多种新型的微流控芯片材料。
例如，聚二甲基硅氧烷（PDMS）因其良好的透气性和生物相容性，在生物化学分析中得到广泛应用。
玻璃和石英材料具有优异的光学性能，适用于光学检测方法。
此外，高分子聚合物如聚苯乙烯、聚碳酸酯等也因其成本低、易于加工等优点而备受关注。
121 新型复合材料一些新型的复合材料，如碳纳米管/聚合物复合材料、石墨烯/聚合物复合材料等，被用于增强微流控芯片的性能，如提高导电性、改善表面性能等。
微流控技术的发展与应用前景
微流控技术的发展与应用前景随着技术的不断发展，微流控技术逐渐被研究和应用。
它是一种利用微芯片制造技术制造微流控芯片，将小液滴在微流控芯片中进行精细控制的技术。
这种技术的发展已经为许多领域的研究和应用提供了极大的便利。
下面就微流控技术的发展和应用前景进行探讨。
一、微流控技术的发展1. 发展历程微流控技术的发展可以追溯到20世纪80年代，当时其主要应用于微尺度的流体流动实验和基础科学研究。
20世纪90年代，随着微芯片技术的快速发展，微流控芯片应用于细胞和生物分子的操控和分析，成为该技术的关键应用领域。
21世纪初，微流控技术在环境检测、药物筛选、临床分析和病毒检测等领域得到了广泛应用。
2. 技术进展微流控技术的发展主要有两个方向。
一方面，是加强微流控芯片的功能，使其能够适应更加复杂的应用场景。
另一方面，是优化微流控芯片的制造成本和生产效率，使其能够更广泛地应用。
在功能方面，主要体现在为各种生物样本提供更为精细的操控和分析方法上。
例如，在血液分析领域，通过微流控技术可以对血细胞和血浆进行分离和分析，实现速度快、精度高、样本消耗少等优点。
在环境检测领域，通过微流控技术可以深入分析有机污染物或重金属等物质在水环境中的分布和浓度，实现高效、准确的检测。
在制造成本和生产效率方面，微流控技术的发展主要应用于材料研究、晶圆制造和打印技术等领域。
例如，在材料选择方面，研究人员通过改变材料的特性和形状，实现对微流控芯片流体动力学的更好控制。
在晶圆制造领域，研究人员通过使用更先进的制造工艺，如激光微雕等，实现高性价比、高精度的生产。
在打印技术方面，微流控技术的生产也已经开始涉及到底层建筑，在研究人员的辅助下，打印机能够更加精美地定制化印刷微流控芯片。
二、微流控技术的应用前景1. 现有应用领域微流控技术在现有应用领域已经有了许多成功应用的案例。
例如，在基础科学研究领域，可以应用微流控芯片实现复杂的流体流动控制和温度变化控制；在医疗诊断和生命科学分析领域，微流控芯片可用于血液分析、临床诊断和药物筛选；在环境监测领域，小流体流控芯片可以用于水样分析、土壤污染分析等。
微流控技术的新发展
微流控技术的新发展随着科技的不断发展，微流控技术在生物医学、病毒检测、DNA分析等领域中的应用越来越广泛。
微流控技术利用微加工技术加工出微米级别的小管道和微型控制系统，实现对微小液体的精确控制，达到分离、混合、传输、检测等多种目的。
近年来，微流控技术的新发展主要体现在以下三个方面。
一、微流控芯片制备技术的不断创新目前，微流控芯片常见的制备工艺有玻璃基板法、PDMS法、光刻法等，而这些方法在微流控芯片的材料、价格、复杂度等方面存在很大的局限性。
为了解决这些问题，研究者开始尝试新的微流控芯片制备技术，如“3D打印”技术。
这种技术将液体颗粒进行打印，形成尺寸大致相同的微流控芯片，能够实现简单的微流控系统制备。
此外，还有人尝试利用新型的材料，如纳米材料等，来制备微流控芯片，以提高材料的耐用性和表面性质。
二、微流控技术在病毒检测和药物筛选方面的应用微流控技术在病毒检测中的应用，已经成为研究人员关注的焦点。
病毒的检测一般需要进行样品制备、测定传统生化指标等多个步骤，而微流控技术可以将这些步骤集成在微小管道中，从而实现对样品的快速检测。
同时，在药物筛选方面，微流控技术也能帮助研究者快速筛选出潜在的药物研究对象，从而为新药研发提供更好的帮助。
三、微流控技术在DNA分析中的应用微流控技术在DNA分析中的应用也得到了越来越多的关注，其主要原因是微流控技术可以快速精确地对DNA进行分析。
例如，微流控技术可以精确测量DNA片段，比如长度、浓度等，从而帮助研究者更好地分析和研究DNA的特性。
目前，微流控技术在DNA分析领域的研究主要包括检测DNA的荧光信号、扩增DNA的模板等技术。
这些技术可以完全取代传统手工操作，大大加快了DNA分析的速度和准确性。
综上所述，微流控技术的新发展为其在生物医学、病毒检测、DNA分析等领域中的应用提供了更多的可能性。
未来，我们有理由相信微流控技术将继续取得重大突破，成为推动生物医学和生命科学发展的关键技术。
微纳米流控芯片技术的发展与应用
微纳米流控芯片技术的发展与应用随着科技的不断发展以及人类对微观世界的探索，微纳米流控芯片技术逐渐成为一种热门的研究领域。
微纳米流控芯片技术主要是基于微纳米流体力学、微机电系统技术以及生物医学技术的交叉应用，通过对微小尺度流动的精细控制和操作，实现了对生物分子、细胞等微粒子的高效、精准分选以及检测。
本文将从微纳米流控芯片技术的历史发展、核心原理、应用前景以及未来展望四个方面入手，对其进行介绍和分析。
一、微纳米流控芯片技术的历史发展微纳米流控芯片技术的雏形最早可以追溯到上个世纪90年代，当时Y. H. Wang等人在研究微小尺度生物流动时，提出了“流控”概念。
2001年，马斯特希特理工大学的Manfred Reuss团队发明了一种利用光微影技术制造微纳米流控芯片的方法，并成功实现了对细胞的流控操作。
随着技术水平的不断提高，微纳米流控芯片技术的应用领域也不断拓宽，涉及到生物医学、环境检测、食品安全等诸多领域。
二、微纳米流控芯片技术的核心原理微纳米流控芯片技术的核心是利用微流体力学特性对生物分子、细胞等微粒子进行高效、精准的控制和操纵。
其中，微流体力学是指在微小尺度下（一般为毫米以下尺度），流体在微通道中的流动性质及其与微流体结构之间的相互作用。
微纳米流体力学通过对流体加压、电场、磁场等手段的控制，实现对微小粒子的定向操纵、精准分选以及特定反应的诱导，为微纳米流控芯片技术的实现提供了理论基础和技术支撑。
三、微纳米流控芯片技术的应用前景微纳米流控芯片技术具有广泛的应用前景，尤其在生物医学领域有着重要的应用价值。
目前，主要应用领域包括但不限于：细胞分离、单细胞转录组学、基因测序、蛋白质微阵列检测、疾病早期诊断、肿瘤细胞检测等。
例如，在肿瘤细胞检测领域，通过利用微流控芯片技术，可以实现高通量、高效率地捕获、分离、检测一个样本中的肿瘤细胞，有望为肿瘤早期诊断提供更加精准的手段。
此外，在环境检测、食品安全等领域也有重要应用，能够实现对微小分子、DNA、蛋白质等物质的高灵敏检测。
微流控芯片技术在生物医学领域的应用研究
微流控芯片技术在生物医学领域的应用研究一、引言随着现代生物医学研究的不断发展，微流控芯片技术已经成为生物医学领域中的重要研究工具。
本文将介绍微流控芯片技术的基本原理和优势，以及其在生物医学领域的应用研究。
二、微流控芯片技术的原理和优势微流控芯片技术是一种利用微米级通道和微控制系统控制小体积样品流动的技术。
其核心原理是基于微流体力学，通过精确控制流体在微通道中的流动，将样品、试剂和细胞等微小体积物质进行混合、分离、检测和操作。
微流控芯片技术相比传统实验方法有以下优势：1. 小体积：微流控芯片可有效减少所需的样品和试剂用量，降低实验成本，并且对于稀缺样本的研究尤为重要。
2. 高通量：微通道内的多重并行结构可以同时进行多个实验和检测，提高研究的效率和数据量。
3. 高精度：利用微控制系统实时监测和调控实验参数，可以实现高度精确的实验操作，降低实验误差。
4. 快速分析：微流控芯片的微小尺寸和快速流动速度使得实验过程可在较短时间内完成，提高数据分析的速度和效果。
三、微流控芯片技术在生物医学领域的应用研究1. 细胞分析：微流控芯片可以实现对单个细胞的快速分离、捕获和筛选，进一步研究细胞的功能、性质和亚群分布。
例如，可以通过细胞筛选技术研究肿瘤细胞的耐药性和转移能力，为个体化治疗提供依据。
2. DNA分析：微流控芯片可以实现高通量的DNA测序和基因分型分析。
通过微流控芯片的高精度操作和快速分析，加速了全基因组测序的进展，并提高了SNP分析和基因重组的效率。
3. 蛋白质分析：微流控芯片技术在蛋白质分析中也发挥重要作用。
通过微流控芯片上的微小通道和微阵列，可以实现蛋白质的分离、检测和定量，进一步研究蛋白质表达和调控机制。
4. 药物筛选：微流控芯片可以实现高通量的药物筛选，通过微通道内的细胞培养和处理，对多种药物的效果进行评估，并筛选出对特定疾病具有高效治疗作用的药物。
5. 病毒检测：微流控芯片在病毒检测和病毒学研究中有着广泛的应用。
精密流体控制技术在化工行业的进展
精密流体控制技术在化工行业的进展精密流体控制技术在化工行业中扮演着至关重要的角色，它不仅影响着化学反应的效率与产物质量，还直接关联到生产过程的安全性与环境影响。
随着科技的进步和行业需求的不断提升，这一领域正经历着前所未有的革新。
以下是精密流体控制技术在化工行业进展的六个关键方面。
一、微流控技术的应用拓展微流控技术通过在微观尺度操控流体，实现了对化学反应的精确控制和高度集成化。
在化工领域，微流控芯片能创建微型反应器，使化学反应在极小体积内高效进行，显著提高了反应速度和产物纯度。
这种技术特别适用于高附加值化学品的合成，如药物中间体和精细化学品，同时减少了原料消耗和废物产生，体现了绿色化学的理念。
二、智能传感器与自动化控制系统的集成随着物联网（IoT）和（AI）技术的发展，化工厂中的精密流体控制系统越来越智能化。
智能传感器能够实时监测流体的压力、温度、流量和成分，这些数据被迅速传输至处理单元，通过复杂的算法分析，自动调整阀门开度、泵速等参数，确保流体流动维持在最优状态。
这种即时反馈和动态调整机制，大大提高了生产过程的稳定性和效率，同时减少了人为错误。
三、高精度计量泵与分配系统的创新计量泵是化工生产中实现精准流体添加的关键设备。
近年来，新型计量泵不仅提高了流体输送的准确度，还增强了耐腐蚀性和清洁能力，适用于更多种类的化学介质。
特别是无脉动设计和数字化控制技术的引入，使得泵送过程更加平滑，减少了混合不均和过量添加的风险。
在特殊化学品和高性能材料的制备中，这些进步尤为重要。
四、新型材料在流体控制组件上的应用材料科学的进步为精密流体控制技术带来了新的机遇。
例如，高性能聚合物和陶瓷材料的使用，不仅提高了流体接触部件的耐腐蚀性和耐磨性，还减轻了设备重量，降低了能耗。
此外，形状记忆合金和智能材料的开发，使得阀门等控制元件能够根据流体条件自动调节，进一步提升了系统的灵活性和响应速度。
五、可持续流体管理系统的发展面对日益严格的环保法规和可持续发展目标，化工行业正在转向闭环流体管理系统，这要求对流体的回收、再利用和排放进行精确控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
http： / / www. hxtb. org
化学通报 2010 年 第 10 期
·893·
要意义，尤其对于复杂蛋白质混合 物 中 的 低 丰 度 蛋 白。 然 而 传 统 的 分 析 纯 化 方 法 步 骤 繁 琐、样 品 损 耗
大，不利于稀有样品的分析测定，因此发展快速高通量的分析方法十分必要。μ-TAS 自身特点满足了上
述要求，研 究 者 们 不 断 将 各 种 制 备 方 法 微 型 化，并 转 移 到 芯 片 上，为 微 量 样 品 的 富 集 纯 化 提 供 了 有 效
手段。 等速电泳 （ ITP ） 是 一 种 优 良 的 样 品 预 浓 缩 方 法。 Mohamadi 等［6］在 一 个 以 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯
·894·
化学通报 2010 年 第 10 期
http： / / www. hxtb. org
图 2 微 -DIGE 蛋 白 分 析 器 设 计 图［16］ Fig. 2 Design of the micro-DIGE protein analyzer［16］ （ A） 整体设计包括一个弧形 3. 75 cm 长的用于一维等电聚焦的横向通道，与 20 个 6. 8cm 长的纵向通道垂直，该通道穿过聚焦的蛋白 使其进入二维电泳。（ B） 二维分离通道通过更小的通道形成一个微流控界面 （ MFI） 将两者连接，通过流体作用将二维分离物 分离，在电子显微照片中能看清楚 C 和 D。MFI 通道宽 25 μm、长 400μm、刻蚀深度 4 μm
于小分子染料、DNA、氨基酸分子和免疫产物的 GEMBE 分离，其装置及方案如图 3 所示。
1. 3 微流控芯片用于蛋白质结晶
传 统 的 化 学 反 应 条 件 的 摸 索 与 优 化 是 一 个 繁 琐 的 过 程 ，需 要 消 耗 大 量 人 力 物 力 ，同 时 产 生 大 量 废 弃
物。在效率和环境保护尤为重要的 今 天，这 种 研 究 方 法 逐 渐 被 淘 汰。 μTAS 为 高 通 量 化 学 作 用 提 供 了 平台。该研究提出了一个 nL 级分配的阵列平台并将其应用于蛋白结晶条件的筛选［18］。 图 4 为 方 法 示
通道内。在 32mm 长的 分 离 通 道 内，用 70s 的 时 间 完 成 了色氨酸对映体的手性分离，分离度达到 1. 35。 该研究
图 1 7 种荧光等电聚焦标记物自由流等电聚焦电泳图 Fig. 1 Free-flow isoelectric focusing of 7
为芯片上手性分离提供了一种新方法和一种新型的亲 水性蛋白手性填料。
关键词 微全分析系统 微流控 芯片实验室
Progress of Application of Microfluidic Chip
Gao Lina，Ding Hui，Xu Jiandong，Lv Xuefei，Deng Yulin* ，Chen Hui，Gao Dandan
（ School of Life Science，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081）
（ PMMA） 为基质的十字微流控芯片上，通过瞬时等速 电 泳 实 现 了 人 血 浆 白 蛋 白 和 其 单 克 隆 抗 体 的 免 疫
复合物的在线预浓缩，信号放大了 800 倍，从而提供了一种可以在标准十字通道内实现在线预浓缩和堆 积的新方法。在预浓缩后进行非变性凝胶分离，是一种新型的二维分析方法。Kelly 等［7］利 用 离 子 渗 透 膜实现了高于 10000 倍的蛋白预浓缩。利用染料模 型 分 析 物，Jung 等［8］通 过 对 电 渗 流 （ EOF） 抑 制 和 前 导尾随离子浓度的调节，将短暂的 ITP 用 于 获 得 百 万 倍 的 样 品 堆 积 富 集。 Kim 等［9］在 镜 面 方 向 两 个 V 型聚二甲基硅烷 PDMS 微通道间施加电场，在阳极处获得 103 ～ 106 倍 浓 度 的 负 电 荷 蛋 白。 Dodge 等［10］
滴和试剂液滴紧随平行在线纯化和示数之后，用于基质辅助激光解析电离质谱（ MALDI-MS） 研究。
1. 2 微流控芯片用于蛋白质的分离
微流控技术也非常适用于蛋白质组 学 的 研 究。 Kohlheyer 等［13，14］提 出 了 一 种 使 用 光 聚 合 丙 烯 酰 胺
膜的微型化自由流电泳芯片。通过对该芯片的改进，在电场作用下形成一个 pH 2. 5 ～ 11. 5 范围的线性
通道连接，实现了芯片上蛋白质二维凝胶电泳，非常适用于蛋白质组学研究中庞大信息量的要求。 图 2
为其设计图。 在微流控功能元件集成的 过 程 中，有 些 新 的 分 析 方 法 应 运 而 生。 Shackman 等［17］提 出 一 种 新 型 的Байду номын сангаас
电泳方法，称为移动界面电泳梯度洗脱，并制作了一个低成本的含有 8 条 通 道 的 聚 合 物 微 流 控 装 置，用
芯片实验室目前已在，比如，生物化学领域（ DNA 序 列、蛋 白 组 学）［1］、药 学 领 域 （ 组 合 文 库、药 物 发 现）［2］、化学合成领域（ 反应控 制 ）［3］、环 境 检 测［4］及 临 床 诊 断 学［5］等 方 面 得 到 广 泛 应 用。 本 文 将 主 要 从 微 流 控 芯 片 在 蛋 白 质 、细 胞 培 养 、临 床 诊 断 、环 境 监 测 等 方 面 的 应 用 进 行 综 述 。
1 微流控芯片在蛋白质相关研究中的应用
1. 1 微流控芯片用于蛋白质的富集纯化
蛋白质组学的兴起使得蛋白质的富集纯化方法成为研究焦点，这主要是因为蛋白质不能像 DNA 那 样通过扩增得到富集。为了下游分析获得准确可信的结果，各种富集纯 化 方 法 在 蛋 白 质 分 析 中 具 有 重
高丽娜 女，24 岁，硕士生。从事微流控芯片研究。* 联系人，E-mail：deng@ bit. edu. cn 国家自然科学基金项目 （20905007 ） 和教育部新世纪优秀人才支持计划项目（ NCET-08-0048 ） 资助 2010-03-31 收稿，2010 -06-07 接受
Keywords μTAS； Microfluidic chip； Lab-on-a-Chip
随着微电子加工工艺的快速发展，化学家、物理学家、生物学家 以 及 工 程 师 们 正 不 断 努 力 将 常 规 的 实验装置、实验技术以及实验过程微型 化。 微 全 分 析 系 统 （ μ-TAS） 或 称 芯 片 实 验 室 （ Lab-on-a-Chip） 应 运而生。
将含电泳 分 离、选 择、酶 切 的 程 序 转 移 到 微 流 控 系 统 中，用 于 与 质 谱 联 用 时 数 十 nL 的 蛋 白 样 品 制 备。 Liu 等［11］利用植入胰蛋白酶的溶胶 凝 胶 实 现 了 在 几 秒 内 进 行 有 效、低 量 （ 16fmol） 的 蛋 白 酶 解。 数 字 化 EWOD 微流控操作也能为蛋白制备服务，Moon 等［12］将该法用于蛋白生物 学 样 品 液 滴 的 生 成，淋 洗 液 液
·892·
化学通报 2010 年 第 10 期
http： / / www. hxtb. org
微流控芯片应用进展
高丽娜 丁 惠 徐建栋 吕雪飞 邓玉林* 陈 辉 高丹丹
（ 北京理工大学生命学院 北京 100081）
摘 要 微机械加工技术的发展促进了微全分析系统 （ μTAS） 的广泛发展。芯片实验室 具 有 多 种 单 元 技术灵活组合和大规模集成的特点，并且反应时间快，样 品 消 耗 小，反 应 速 率 高，从 而 广 泛 应 用 于 各 个 研 究 领 域 。 本 文 将 主 要 从 微 流 控 芯 片 在 蛋 白 质 、核 酸 、细 胞 培 养 、临 床 诊 断 等 方 面 的 应 用 进 行 综 述 。
Emrich 等［16］研制出一个 微 流 控 分 离 系 统 完 成 二 维
fluorescent IEF markers 7 种等电点分别为 pH 4. 0 、5. 1 、6. 2 、7. 2 、8. 1、9. 0 、10. 3
的标记物在 150 V 电压、分离时间 2 s 内被完全分离
凝胶电泳对复杂蛋白化合物的分离。该系统巧妙地通过一个微流控界面将等电聚焦路径与 20 个正交
Abstract With progresses of micromachining and microsystem， kinds of available micro-manufacture technologies were developed and improved， which promoted the abroad progress of micro total analysis system （ μTAS） . Lab on a chip is a flexible combination and mass integration of a number of units. It takes less time and requires fewer samples，and is applied widely in various research areas. This paper is intended as an introduction and early compendium for the application of μTAS.