微流控芯片技术的研究进展.

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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

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

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。

微流控免疫芯片检测方法的研究进展

微流控免疫芯片检测方法的研究进展
V0 . 2 13
2 1 年 5月 01
高 等 学 校 化 学 学 报
CHEMI ALJ C OURNAL OF C NES HI E UNI VERST ES II
No. 5
1 01~1 0 0 07
[ 综合 评 述 ]
微 流 控 免 疫 芯 片 检 测 方 法 的 研 究 进 展
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 ; 测 方 法 检
0 5 67 文献标识码 A 文章 编 号 0 5 -70(0 1 0 — 0 -7 2 1 9 2 1 ) 51 1 0 0 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ受 到 了关注 , 中 , 其 荧光 、 化学 发 光 和 生物 发 光
、 面 等 离 子体 共 振 - ] 光 纤 表 2及 4
等光
学 检测 方法 和 电化 学 检测方 法 卜 已成为 微流 控免 疫芯 片 的常 见检 测 手段 .此外 , 有 一些 如共 振 还 声 传感器 及 电免疫 传感 器 等 新 型检测 技术 .本文综 述 了近 几年 微流 控芯 片免 疫检 测方 法 的进展 , 并 展望 了其发 展前 景 .
中图 分 类 号
微 流控芯 片 ( irf ii ) 指在 几平方 厘 米 的单 晶硅 片 、 英 、 Mcoudc 是 l s 石 玻璃 或有 机 聚合物 等 材料上 刻 制
微通 道 , 实现样 品预处理 、 并 反应 、 离和 检测 的微 型实验 室 .自 2 纪 9 分 0世 0年代 初 Ma z n 等 。 出微 提 全分 析 概念 以来 , 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 、 微 高效 、 速地 完成各 种 微分析 检测 ,并具有 试 剂用 量 少 、 本 低 和 环保 等 优 点 , 已在 细胞 分 析 。 、 快 成 现 j 离子 和小分 子分 析 、 免疫 分 析 、 因分析 , 基 m 和蛋 白质 分 析 鉴定 ¨ 等 领 域 获得 了广 泛 的应 卜 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 ( oy tym tarl e M— P l h l ehcya ,P me t MA) 微流控 酶 反应 器 H , 聚糖/ 明质 酸 层 层 组 装 的 聚对 苯 二 甲酸 乙 二醇 酯 [ oy e y n eeh 壳 透 P l( t l et p — he r taa ) E 微流 控酶 反应 器 ¨ h l e ,P T] t 、纳米 金胶组 装 的 P T微 流控 酶反应 器 ¨ E 、基于二 氧化 硅溶 胶凝 胶 微 流控酶 反应 器 ¨ 等 用于 蛋 白质 的快 速酶 解 , 现 了低 量蛋 白的高效 分 析鉴定 .将 建 立 的新方 法和 实 新技 术 应用 于复 杂生物 样 品的分 析研 究 , 为实 现 功能蛋 白的分 离分 析 、分 子相 互作 用 及 单细 胞 蛋 白质 组 分析 提供 了技术 平 台.设 计 的 ( 甲基丙 烯酸 甲酯 )- ( xE 甲基 丙烯 酰 氧基 ) . 丙基 三 甲氧基 硅 烷 ] 性 改

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。

微流控芯片技术的研究进展与应用前景

微流控芯片技术的研究进展与应用前景

微流控芯片技术的研究进展与应用前景微流控芯片技术是近年来发展较快的一种微纳米制造技术,它通过精细的流道结构和微型阀门、泵等控制装置,实现了对样品的精确分离、混合、分析和检测等功能。

目前,微流控芯片技术已经得到了广泛的应用,尤其是在生物医学领域中,其应用前景更为广阔。

一、微流控芯片技术的发展历程微流控芯片技术起源于20世纪90年代初期,当时,实验室内流体搬运和控制仍然依靠手工操作和普通的注射器、管道等设备。

这种方法虽然简单,但操作效率低下,并且能力有限,难以精确控制微小的流体体积和浓度。

因此,研究者开始探索一种新的流体处理技术,即微流控技术。

最早的微流控芯片是由美国加州大学圣芭芭拉分校的George M. Whitesides 教授和他的团队于1992年制造的。

经过20多年的发展,微流控芯片技术已经成熟并得到广泛使用。

二、微流控芯片技术的研究方向微流控芯片技术主要研究方向包括微流体结构的制造技术、微流体力学、微流控芯片的设计和制造、微型流体处理核心组件的研发以及微流控芯片在不同领域的应用等几个方面。

1、微流体结构的制造技术微流控芯片的制造是微流体研究领域的基础工作,它主要有两种方法:一种是基于光刻技术,即通过制作硅基片、石英玻璃或聚合物等不同材料的微结构,以形成精细和复杂的通道结构;另一种是3D打印技术,即利用数字化建模技术构建模型,在3D打印机上进行加工,以实现微流控芯片的制造。

2、微流体力学微流体力学主要研究微米尺度下流体的流动行为和物理特性,是微流控芯片研究的重要基础。

微流体力学属于流体力学分支学科,主要研究怎样描述流体在微流道内的运动和流动特性。

3、微流控芯片的设计和制造微流控芯片的设计和制造是微流体研究领域中的关键技术。

在微流控芯片设计过程中,需要对流体的特性、工作原理和微流道的结构进行系统分析和仿真,确定芯片的包括长度和宽度,流液的体积和流速等参数。

4、微型流体处理核心组件的研发微型流体处理核心组件是微流控芯片中最重要的部分,它是微流控芯片实现精密流体控制的关键。

微流控芯片技术的发展史及其应用的研究进展

微流控芯片技术的发展史及其应用的研究进展
微 流 控 芯 片 实 验 室 ,这 3种 物 质 在 微 通 道 中进 行 电 泳 分 离 , 最
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

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。

微流控芯片-质谱联用接口的研究进展

微流控芯片-质谱联用接口的研究进展

综述生命科学仪器2020第18卷/10月刊微流控芯片-质谱联用接口的研究进展张荣楷谭聪睿徐伟*(北京理工大学生命学院北京100081)摘要:微流控芯片由于具有尺寸小、集成程度高、结构功能多样化和样品用量少等优势被广泛应用于化学、生命科学和医学等多个领域:质谱具有灵敏度高、检测速度快和便于定性定量分析等优点:微流控芯片与质谱的联用充分结合了二者各自的优势,通过简便的操作实现对微量样品的快速分析检测:接口的研究是二者联用的前提和关键.经过20余年的发展,微流控芯片与质谱的接口技术逐渐成熟,实现了高效稳定的离子化效果,保证了分析的效率和准确性。

本文总结了基于电喷雾和基质辅助激光解吸两种离子化方式中.微流控芯片与质谱接口的主要类型和相关应用并分析了目前存在的问题及未来发展方向。

关键词:微流控芯片;质谱;接口;电喷雾电离源;基质辅助激光解吸电离源中图分类号:0657文献标识码:A DOI:10.11967/2020181002Recent Advances of Microfluidic Chip-Mass Spectrometry InterfacesZhang Rongkai Tan Congrui Xu Wef(School of L ife Science,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)Abstract:Microfluidic chips are widely used in many fields such as chemistry,life sciences and medical science due to their small size,high integration,diversified functions and little sample usage.Mass spectrometry has the advantages of high sensitivity,fast detection speed,and convenient qualitative and quantitative analysis.The combination of microfluidic chip and mass spectrometry fully combines their respective advantages and achieves the rapid analysis of trace samples through simple operation..The research on the interface is the key of microfluidic chip-mass spectrometry.After more than20years' development,the interface technology between the microfluidic chip-mass spectrometry has gradually matured,achieving an efficient and stable ionization effect,ensuring the efficiency and accuracy of the analysis.In this review,the main types and related applications of the interface based on ESI and MALDI between microfluidic chip-mass spectrometry,as well as the current problem and future development were discussed.Key Words:Microfluidic chip;Mass spectrometry;Interface;ESI;MALDI|CLC Number]0657[Document Code]A DOI::10.11967/20201810021、引言统基于流动注射分析、色谱和电泳的理论,通过减小通道内径、缩短通道长度以实现分离性能更微流控芯片,又称芯片实验室(lab on achip),是一种将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成到微小尺寸芯片的技术。

微流控芯片研究报告

微流控芯片研究报告

微流控芯片研究报告微流控芯片是新型的技术,它为生物分子和有机分子提供处理控制环境,以便实现对生物工艺进行灵活控制,为实验室自动化提供帮助。

第一,我们来看微流控技术的原理。

微流控技术是在微米尺度上控制和处理流体。

它通过一种叫做“微流控芯片”的装置,实现流体在精确的尺度上的控制,来完成各种生物应用及其他相关任务。

微流控芯片是一种由多个集成的微孔组成的流量控制装置,可以控制流体的流量和流向,完成微尺度的控制。

微流控芯片的工作原理是:当芯片的排气口和接气口同时打开时,在芯片表面封闭的微孔组成的通道中形成压力区域,使微量流体经过微孔并形成稳定的流量,实现控制相关任务。

其次,微流控芯片的应用领域涉及到众多方面,包括生物医学和分子生物学等。

在生物医学研究中,微流控芯片可以实现对生物物质(如血液细胞)的精确移植、活性测量、药物检测和细胞计数等。

微流控技术也可以用于纳米医学研究,可以实现对纳米体系的快速活性测量、纳米粒子的检测和生物传感等。

此外,微流控芯片在分子生物学研究中也发挥着重要作用,可以实现分子结构分析、活性测定、细胞表达及基因转录等实验。

第三,微流控芯片的开发。

与传统技术相比,微流控芯片在控制和处理的精度和效率方面较为优越,但是存在一定的技术挑战。

为了实现更加精确的控制,微流控芯片的结构设计和材料选择十分重要。

必须采用低抗性的材料,如金属和陶瓷,并且设计芯片的尺寸和形状。

芯片结构和宽度的设计影响着油流控精度,并影响微流控芯片的使用性能和寿命。

同时,为了提高微流控芯片的灵活性,研究者们还需要为芯片设计高度可编程的控制系统,以实现灵活的流量控制,使微流控芯片更加容易使用。

最后,微流控芯片有着巨大的应用前景,未来的发展趋势十分乐观。

它不仅可以实现生物工艺的精准控制,而且有助于实现实验室自动化,从而极大地提高生物实验效率,为实现全面的智能实验室提供帮助。

综上所述,微流控技术的研究开发及应用前景十分可观,研究者们应该抓紧时间进行更多探索和实践,为全球未来技术发展做出贡献。

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

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。

微流控技术研究报告

微流控技术研究报告

微流控技术研究报告微流控技术是一种应用微纳米制造技术的新型生物非常重要的研究领域,该技术被广泛应用于微型生物反应体系、微型DNA分析系统、细胞存活研究、药物筛选等方面。

本文将分步骤阐述微流控技术的研究报告。

1.微流控技术的研究背景微流控技术源于20世纪80年代初期,当时微流控芯片的制造都是基于微电子制造技术,具有微型化、高精度和易于自动化等特点。

其后,随着微纳米制造技术的飞速发展,微流体控制技术已成为该领域中的一项热门研究。

2.微流控技术的原理及应用微流控技术的原理是通过微信道把微量物质进行混合、操纵、分离、检测及分析等。

传统的生物化学实验中使用显微镜、注射器和离心机等设备进行细胞培养,样本技术等,但这些设备都无法对细胞进行高精度的定量和数据分析。

而微流控技术可以将样品微量化、标准化,通过微米级的流速对样品进行操控,最终实现对样品高效和基因突变的检测和诊断。

3.微流控技术的优势和不足与传统的生物实验相比,微流控技术具有以下优势:对微小样品的无损取样处理,大幅度提高了实验精度和准确度;能够高效地进行样品分离、分析与检测,大大提高了实验速度和效率;降低了实验成本,整合多项实验步骤,提高了实验结果的可重复性。

不过,微流控技术也存在一些不足之处,如微生物的培养过程过程相对复杂,微流道的制造也需要相应的高昂成本。

4.微流控技术的应用前景目前,微流控技术在生物医学、生物物理学、生物化学和许多其他领域中得到广泛的应用和研究,可以预见,随着微纳米制造技术的不断发展,微流控技术将在相应的方面取得更好的应用效果。

未来,微流控技术将在医学诊断、药物筛选、生命科学以及环境监测领域等方面达到更加精确和高效的应用。

总之,微流控技术是一种备受关注的新型生物技术,可以在生物医药、生命科学、食品安全等方面得到广泛的应用。

随着微纳米制造技术的进一步发展,微流控技术将有效提高生物研究和医学领域的科学技术水平,促进生物医药行业和其它互联网领域和融合的良性发展。

微纳米流控技术的研究进展

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。

微型流控芯片的研究与应用

微型流控芯片的研究与应用

微型流控芯片的研究与应用近年来,微型流控芯片的研究与应用得到了越来越广泛的关注。

微型流控芯片是一种能够对微小流体进行精确控制的微型芯片,可以用于实现多种实验室诊断和分析应用。

本文将从微型流控芯片的原理介绍、研究进展和应用前景等几个方面来详细讨论微型流控芯片的研究与应用。

一、微型流控芯片的原理介绍微型流控芯片是一种在微米级别下进行流控的芯片,是为了解决传统实验室操作存在的问题而投入研究开发的。

其主要原理是利用微小通道内部的流体压力差异,通过微型调节措施来实现精确的流体控制。

具体地说,微型流控芯片通过利用微流线内扩张区和收缩区交替安排的方式,形成一组流道,然后在流道之间插入电极。

当电极产生电压时,流道内的微流体就会产生电泳效应。

这样一来,就可以通过控制电极上的电压来调节微流体的流速和流方向。

二、微型流控芯片的研究进展近年来,微型流控芯片的研究进展非常迅速。

在微型流控芯片理论研究方面,由于微型流控芯片的独特性质,许多研究人员在理论探索方面进行了大量努力。

例如,在流体动力学领域,研究人员利用微型流控芯片的优势,对微纳流体的流动性质进行了探索,并取得了一定的研究成果。

此外,在微流控芯片制备技术方面,研究人员也做出了不小的努力。

无论是对微型流控芯片的结构设计还是对微流控芯片制备,都进行了大量实验和研究。

三、微型流控芯片的应用前景微型流控芯片的应用前景非常广泛。

首先,微型流控芯片可以用于生命科学和医学领域的研究,例如细胞培养和分离、基因分析和药物筛选等。

其次,微型流控芯片可以应用于环境监测和食品安全检测领域,例如水质监测、食品质量检测等。

此外,在工程科学领域,微型流控芯片在自动化生产和流体控制方面也具有广泛的应用前景。

在微型流控芯片的应用研究方面,各个领域的研究人员们也做出了不少的努力。

例如,在生命科学领域,一些研究人员开发了一种基于微型悬滴的PCR芯片,这种芯片可以将微滴和PCR反应结合在一起,并且能够进行快速高效的PCR反应。

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

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

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。

2024年微流控芯片市场分析现状

2024年微流控芯片市场分析现状

2024年微流控芯片市场分析现状引言微流控芯片技术是利用微流体学原理在芯片尺度上进行流体操作和控制的一项先进技术。

随着生物医学和化学领域的快速发展,微流控芯片在各个领域中得到了广泛的应用。

本文将对微流控芯片市场的现状进行详细分析,包括市场规模、应用领域以及市场前景等。

市场规模目前,微流控芯片市场规模逐步扩大。

根据市场研究数据显示,2019年微流控芯片市场规模达到X亿美元,预计未来几年将保持较高的增长率。

市场的增长主要受益于微流控芯片技术的不断发展和应用领域的拓展。

应用领域微流控芯片在生物医学、化学分析和环境检测等领域中得到了广泛应用。

在生物医学领域,微流控芯片可用于细胞培养、细胞分离和药物筛选等。

在化学分析领域,微流控芯片可以用于样品预处理、药物检测和分析等。

此外,微流控芯片还在环境检测领域中发挥了重要作用,可以应用于水质监测、大气环境分析等方面。

市场前景微流控芯片市场具有广阔的发展前景。

随着技术的进一步成熟和应用的不断拓展,微流控芯片在医疗、生物和化学等领域的需求将会持续增长。

此外,微流控芯片技术的不断创新也将推动市场的发展。

例如,近年来出现的可穿戴式微流控芯片和便携式微流控芯片等新技术,将为市场带来新的机遇。

市场竞争微流控芯片市场具有较高的竞争度。

当前市场上已经涌现出一批主要的厂商和供应商,它们在技术研发、产品质量和市场拓展等方面展开竞争。

在市场竞争中,技术创新和产品质量是厂商获取竞争优势的重要因素。

此外,市场准入门槛较高,新进入者需要具备较强的技术实力和市场拓展能力。

总结微流控芯片市场正处于快速发展阶段,具有广阔的市场前景。

随着应用领域的拓展和技术的不断创新,市场规模将不断扩大。

然而,在市场竞争中,厂商需要注重技术创新和产品质量,以获得竞争优势。

未来,微流控芯片市场将继续受到关注,并成为生物医学和化学领域的重要应用技术之一。

以上是对微流控芯片市场现状的分析,总计约1500字。

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

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。

基于离心力驱动微流控芯片的研究进展

基于离心力驱动微流控芯片的研究进展
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 , 述 了 离 心 式 芯 片 在 生 物 、 综 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
S ud o r s n Ce t iug l— dr v n M i r fu d c Ch p t y Pr g e s o n r f a — i e c o i i i l
tg s o o c s n ih i tg a in.An ito ci n t h rn i l n fe e tfb c to t o s o e tiu a a e flw o ta d hg n e r t o n rdu to o t e p ic p e a d di r n a r a in me h d fc n rf g l— f i d ie c o u di h p wa de rv n mir f i c c i s ma .Pr g e s o h i p lc to s i o o y,me c n n h mia n usr sas e l o r s ft era p ia in n bilg dii e a d c e c li d t wa lo r — y
ve d iwe .T e p t n il e eo me to h e e r h wa r s e td h oe t v l p n ft e r s a c s p o p ce . a d
K e r s: c n rf a y wo d e t ug l— d ie i rv n;m ir f d c c i c o l i h p;fbrc t n me h d ; rv e ui a ia i t o s e iw o
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• 1999年Shi等”1研制出了96根分离泳道的毛细管 阵列电泳芯片,96根泳道呈辐条状分布在直径为 loeln的基片上,可在2 min内同时分离96个 pBR322样品。 • 2000年,Ander$on等”1研制了一种可用于多样 品的一系列复杂分子处理的高度集成的芯片,它 能够从IIll级水溶液样品中提取浓缩核酸,进行微 晶化学扩增、酶反应、杂交、混合和测定等,并 可进行lO几种反应物的60多个连续操作。
2.3氨基酸分析
• 微流控芯片技术在氨基酸分析中的应用较为广泛。 • Heeren等““设计了一种循环柱切换的微流控芯片,微 通道表面用线性聚丙烯酰胺衍生化,以nTc标记氨基酸, 取得了良好的分离测定效果。 • Hutt等““在硼硅玻璃电泳芯片上,以7一环糊精作手性 添加剂,对氨基酸样品进行了手性拆分分析。 • Fang等”41对进样储液池加以改进,制成连续换样流通 式储液进样装置,实现了微流控芯片对氨基酸的高通量分 析。
2.4细胞分析
• 流控芯片通道宽度一般为10~50μm ,和生物细胞大小相 当,生物细胞在微通道内非常容易操纵、观察和检测,因 此,以微流控芯片进行单细胞研究具有独特的优越性。 • Yang等““在玻璃芯片微通道中,用介电泳力和重力场 流分级分离细胞,垂直方向受到向下重力和向上介电泳力 的作用而得到分离。 • Schilling等”61以化学消解法在线消解大肠杆菌细胞膜, 胞内成分B.半乳糖苷酶释放出来,以荧光法检测之。 • Roper等”7。通过竞争反应对单个胰岛释放出的胰岛素 进行了免疫分析
2.5 药物分析与筛选
• 药物的分析与筛选是微流控芯片另一个可发挥重要作用的 领域。 • Chiem和Harrison”“利用免疫法测定了血清中治疗哮喘 药物茶碱,他们将含有未标记的药物样品和已知数量的荧 光标记的药物及药物抗体混合,分离检测药物及药物与抗 体的复合物,分离分析时间仅40 s。 • Kubinyi““利用微流控芯片技术微型、集成化的特点, 把一些反应器及通道微型化、阵列化,同时实现了样品前 处理和分离,研制了一种动态的高通量药物筛选平台,在 很短的时间内完成成千上万个药物和生物靶标的作用鉴定 ,建立了一种基于分子水展
1.提出
• 微流控芯片技术是在芯片毛细管电泳基础上发展起来的, 1992年,Manz等⋯采用微电子机械加工技术在平板玻璃 上刻蚀微管道,研制出毛细管电泳微芯片分析装置。成功 地实现了荧光标记的氨基酸的分离,开创了微流控芯片技 术之先河。
2.发展
• 1995年,Woolley和Mathiesl21用自已研制的电泳芯片系 统,成功地进行了DNA测序,在540 s内读出了150个碱基 ,准确率达到97%,微流控芯片的商业开发价值开始显现 。 • 1996年,WooHey等。31又将基因分析中有重要意义的聚 合酶链反应(vca)与毛细管电泳集成在一起,展示了微全分 析系统在试样处理方面的潜力,从而为微流控芯片在基因 分析中的实际应用提供了重要基础。 • 1998年,Bums等”1利用光刻技术制作了1个集Ill液体进 样器、混合器、定位系统和可控温的反应室、电泳分离系 统和荧光检测器系统于一体的微流控芯片,用于DNA分析 。
二、微流控芯片技术在生物分析中的应用
微流控芯片在微型化、集成化和便携化方面的巨大潜力, 为其在生物医学、环境监测和卫生防疫等众多领域的应用 提供了广阔的应用前景。
2.1 核酵分析
• 核酸的扩增、分离及测序是微流控芯片的主要应用领域。 • Kopp等”1提出了连续流动式微流控PCR扩增芯片,反应 溶液循环流经不同的温区完成PCR扩增反应,整个扩增反 应全部在流动中完成,展示了微全分析系统在试样处理方 面的潜力。 • Koutny等”o在刻有32个通道的玻璃芯片上,四色测序 800bp,仅用时78 min。Medintz等”1用96通道圆盘式阵 列芯片毛细管电泳进行DNA测序,500 bp分离测序时间小 于30 min,总错检率小于1%。人们还利用微流控芯片技 术开展了基因表达、基因突变性、基因功能和单核苷酸基 因多态性等的研究,取得了丰硕成果。
2.6免疫分析
• 疫分析是一种判断和测定溶液中蛋白质存在与否及浓度大 小的特异性方法,因其具有高度的选择性,该法已成为目 前临床诊断、生物医学等的重要工具。 • Cheng等⋯o采用微流控芯片法进行免疫分析,他们在微 通道中集成微免疫反应器,免疫产物以电泳分离、荧光检 测,分别测定了卵白蛋白及抗雌二醇的含量。 • Sato等”“在微通道中构筑了一道围堰,用来挡住结合抗 体的聚苯乙烯微珠,血清中癌胚抗原和抗体结合,再以标 记了胶状金的免疫球蛋白结合,热透镜检测,和ELISA法 相比,分析时间从45 h减少到35 min。
微流控芯片技术的研究进展
微流控芯片技术是指采用微细加工技术,在一块几平 方厘米的芯片上制作出微通道网络结构和其他功能单元, 把生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应 、分离和检测等基本操作单元集成或基本集成在尽可能小 的操作平台上,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。它不仅使生物样品与试剂的消 耗降低至纳升(n1)甚至皮升(p1)级,而且使分析速度大大 提高,分析费用大大降低,从而为分析测试技术普及到户 外、家庭开辟了一条新路。它充分体现了当今分析设备微 型化、集成化和便携化的发展趋势。现已成为国内外生物 化学、分析化学、分子毒理学、环境医学和预防医学等领 域的研究热点。
2.2 肽和蛋白质分析
• 目前蛋白组分析主要是将蛋白质大分子降解为肽,再通过 分析肽谱以及进行肽链的测序加以实现。 • Hofmann等““利用等电聚焦毛细管电泳芯片技术,以 Cy5标记肽,对细胞色素c、核糖核酸酶A和肌红蛋白等9 种蛋白质混合物进行分离检测,5 min即完成了整个分析 过程。 • Gottsehlieh等““研究了微流控芯片蛋白质二维电泳分离 测定,以激光诱导荧光检测器检测,13 min内可对B.酪 蛋白的胰蛋白酶降解产物进行分离检测。
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