簡(jiǎn)介

       微流控芯片技術(shù)規(guī)模繼承的特點(diǎn)使得其對(duì)個(gè)體生物信息進(jìn)行高速，并行采集和分析成為可能，是現(xiàn)代生物科學(xué)的一個(gè)重要信息采集和處理平臺(tái)，為生命領(lǐng)域研究提供技術(shù)支撐和操作平臺(tái)。利用微流控芯片規(guī)模集成、微尺度熱傳質(zhì)效應(yīng)、可控微流體、類仿生空間微結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，目前微流控芯片技術(shù)已經(jīng)在生物基因工程、疾病診斷和藥物研究、細(xì)胞分析、生物分子間相互作用等領(lǐng)域取得了顯著的成果。

分類

A、生物基因工程

      生物基因工程主要基于核酸分子雜交技術(shù)，該技術(shù)也是生物微芯片技術(shù)（基因芯片，DNA芯片）的起源。 一般通過(guò)在芯片表面固定高密度的設(shè)計(jì)好的寡聚核苷酸或cDNA序列點(diǎn)陣，標(biāo)記熒光探針進(jìn)行核酸雜交， 通過(guò)激光共聚焦掃描顯微鏡/CCD熒光顯微鏡等設(shè)備分析雜交熒光 信號(hào)，進(jìn)而獲得核苷酸配對(duì)序列信息。 基因芯片被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的基因測(cè)序和基因診斷技術(shù)，讓我們能從基因?qū)用嫔狭私馍顒?dòng)現(xiàn)象。

B、疾病診斷和藥物研究
       隨著微流控芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，生物芯片技術(shù)不局限于高通量的點(diǎn)陣芯片， 漸漸發(fā)展成融合生物樣本處理純化、反應(yīng)標(biāo)記及檢測(cè)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的功能化生物芯片，從而擴(kuò)大在疾病診斷和藥物研究等領(lǐng)域的應(yīng)用。

C、細(xì)胞分析
       在生命科學(xué)領(lǐng)域里，對(duì)細(xì)胞組分形態(tài)變化和生命活動(dòng)分析一直是研究 生命現(xiàn)象的重要方法。微流控芯片類仿生空間微結(jié)構(gòu)的特性為細(xì)胞培養(yǎng)， 單細(xì)胞捕捉等提供了非常良好的操作平臺(tái)，并使得集成化的細(xì)胞研究成 為可能，諸如細(xì)胞進(jìn)樣、培養(yǎng)、分選、裂解和分離檢測(cè)等過(guò)程可在一塊 芯片上完成。

D、生物分子間相互作用
       生物分子間的相互作用是研究生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)，涉及各類小分子化合物、多肽、蛋白質(zhì)、寡核苷酸和寡聚糖直至類脂、噬菌體、病毒和細(xì)胞的生物體系研究。微流控芯片平臺(tái)提供了動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)試生物分子間相互作用的技術(shù)，無(wú)需借助標(biāo)記物進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)反映分子結(jié)合或解離過(guò)程中每一秒變化的情況，能觀察兩種分子結(jié)合的特異性和強(qiáng)度，了解生物分子的結(jié)合過(guò)程共有多少個(gè)協(xié)同者和參與者，有助于更真實(shí)的了解反應(yīng)生命現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程。

生物微流控系統(tǒng)平臺(tái)集成了光學(xué)顯微鏡、生物芯片、微流體泵、微流體流速控制、電阻抗分析及用于圖像分析的電腦等。該系統(tǒng)平臺(tái)能夠完成細(xì)胞滾動(dòng)/粘附、細(xì)胞遷移、細(xì)胞分選、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤、細(xì)胞數(shù)目統(tǒng)計(jì)分析等細(xì)胞分析及高通量細(xì)胞篩選分析。

生物微流控系統(tǒng)平臺(tái)在一定程度上可以看成是一個(gè)由多個(gè)不同的部件組合而成的系統(tǒng)平臺(tái)，該系統(tǒng)平臺(tái)主要包括四大部分：進(jìn)樣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、生物芯片及分析系統(tǒng)。

進(jìn)樣系統(tǒng)

? 帶有傳感器和PID控制的注射泵

? 帶有傳感器和PID控制的蠕動(dòng)泵或氣動(dòng)泵 

? 帶有傳感器和PID控制的壓力驅(qū)動(dòng)泵 

? 電驅(qū)動(dòng)（電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)）

控制系統(tǒng)

? 流量計(jì) 

? 流量平臺(tái)

? 其他測(cè)量微流體流速的儀器 

生物芯片

生物芯片的主要材質(zhì)有：玻璃、硅、石英、聚合物（PDMS、PMMA）等。  根據(jù)研究目的的不同，生物芯片通道表面需要做不同程度的處理，如親水或疏水處理、生物蛋白處理等。 此外，微流控芯片依據(jù)不同的用途又可分為液滴產(chǎn)生芯片、流速細(xì)胞芯片、微混合器芯片、微反應(yīng)器芯片、電阻抗譜芯片等。對(duì)于某些特殊需求的芯片，如3D芯片通道、彎曲芯片通道、大寬度的芯片溝道等，均可實(shí)現(xiàn)定制需求。

分析系統(tǒng) 

電學(xué)分析

? 電化學(xué)阻抗分析——單細(xì)胞測(cè)量和計(jì)數(shù)

? 流體連接芯片夾具

光學(xué)分析

? 體視顯微鏡或熒光顯微鏡——蔡司、尼康、徠卡、奧林巴斯。

? 熒光檢測(cè)——細(xì)胞的生長(zhǎng)和活動(dòng)狀況、細(xì)胞膜和細(xì)胞組分的研究等

? 化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光檢測(cè)——發(fā)光強(qiáng)度可用于確定分析物的濃度，靈敏度和選擇性高、線性反應(yīng)范圍寬，利于對(duì)分析物的定量分析。僅適用于特定化學(xué)發(fā)光試劑和細(xì)胞的研究。 

? 拉曼檢測(cè)——適用于對(duì)細(xì)胞及其生物分子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

? 折射率檢測(cè)——避免了熒光標(biāo)記和化學(xué)修飾對(duì)細(xì)胞的影響，適于對(duì)細(xì)胞自然狀態(tài)的檢測(cè)。該檢測(cè)對(duì)激光光源及對(duì)外部條件如溫度、壓力和流速的控制要求很高，特殊光學(xué)檢測(cè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及光纖等的應(yīng)用使得微流控折射率檢測(cè)系統(tǒng)更接近于芯片實(shí)驗(yàn)室的概念。 

? 熱透鏡顯微檢測(cè)——可對(duì)單個(gè)細(xì)胞無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)。 

? 表面等離子激元共振檢測(cè)——可對(duì)界面上生物分子相互作用的無(wú)標(biāo)記實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)生物反應(yīng)過(guò)程中表面等離子激元共振的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)獲取生物分子相互作用的特異信號(hào)。檢測(cè)對(duì)象一般是具有配體和受體特異性結(jié)合性質(zhì)的核算、蛋白質(zhì)、酶及抗體等生物分子，尤其適合對(duì)免疫反應(yīng)的過(guò)程監(jiān)測(cè)和定量分析，這對(duì)分子特異反應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也用于細(xì)胞的檢測(cè)和傳感。

     生物微流控系統(tǒng)平臺(tái)主要包括四大部分,用戶可根據(jù)研究目的需要而選擇合適的微流控部件，最后，將各部件組裝在一起便構(gòu)成了一套微流控系統(tǒng)解決方案。