什么是微流控芯片？

微流體依賴于約束在某種類型的小型平臺上精確液體的控制和操縱。如果要將樣品制備、生化反應、結果檢測等步驟集成到一塊幾平方厘米的芯片上，這時功能強大的微流體裝置就顯得必不可少了。

這種平臺稱為“微流控芯片”，是利用常規(guī)的平面加工工藝（光刻、腐蝕等）在硅、玻璃上制作的，或是在有機材料上印制、成型出微結構的“軟光刻”微加工方法而成。

微流控分析芯片最初在美國被稱為“芯片實驗室”（lab-on-a-chip），在歐洲被稱為“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技術（Microfluidics）實現(xiàn)的主要平臺，可以把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。在“微流控芯片”系統(tǒng)上，有著體積輕巧、使用樣品及試劑量少，且反應速度快、可大量平行處理及可即用即棄等優(yōu)點。

1）CTC分離和檢測的“好幫手”

來自賓夕法尼亞州立大學教授Tony Jun Huang發(fā)明了一種叫做“聲鉗”的裝置，是利用超聲波在特定的容器或反應腔內(nèi)對目標樣品（生物粒子或細胞等）進行分離、捕獲等操縱的技術。

Huang教授表示，微聲的流體系統(tǒng)功率強度和頻率保持在生物相容的范圍內(nèi)。從本質(zhì)上講，聲學處理過程不改變細胞的屬性。聲光射流的能量密度用于超聲成像對妊娠試驗非常相似，這已被證明是絕對安全的。

事實上，這種技術是如此的生物溫和，可以用來轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)、高分子量DNA和活細胞，且具有無損傷或損失的可行性。這使得它適合于各種各樣的應用，包括蛋白質(zhì)組學和基于細胞的檢測。“聲鉗”微流體（Acousto fluidics）能夠在一個手機大小的廉價設備上提供高精度、高通量、高效的細胞/顆粒/流體操縱。

3）紙基微流控芯片

科羅拉多州大學Henry Group 項目的領銜者、化學教授Charles Henry博士表示：紙基微流控紙芯片(paper-based microfluidic analytical devices，μPADs)是一種新興的微流控分析技術平臺，具有成本低、加工簡易、使用和攜帶方便等優(yōu)點，在臨床診斷、食品質(zhì)量控制和環(huán)境監(jiān)測等應用領域具有很大的應用前景。它用紙張作為基底替代硅、玻璃、高聚物等材料，這種分析器件被稱為紙上微型實驗室，也稱微流控紙分析器件。

在Henry教授看來，紙基微流控芯片在臨床診斷上的應用集中在肽核酸的比色檢測中，使用紙基微流控芯片的檢測速度遠高于細菌和病毒檢測。此外，他們實驗室基于“紙基微流控芯片”開發(fā)了一種環(huán)境中PM2.5暴露情況的診斷。

4）液滴微流控系統(tǒng)

液滴微流控系統(tǒng)（Droplet microfluidics，也稱“微流控液滴”）是微流控芯片領域的一個新的分支，可被廣泛應用于液滴微反應器、藥物輸運和釋放、單細胞包裹分析、基于液滴的數(shù)字化PCR、組織工程、診斷成像等，微液滴技術在商業(yè)上應用最為成功的例子要數(shù)噴墨打印機，可以極大減少用墨量的同時提高了打印的質(zhì)量。

來自加拿大滑鐵盧大學（University of Waterloo）機械與機電工程系芯片實驗室技術主任Carolyn Ren教授表示，她的實驗室評估了氣-液系統(tǒng)，以及依賴于兩種不混溶液體的系統(tǒng)。結果表示：液滴生成基本的轉(zhuǎn)運、捕捉和分類現(xiàn)象，以不同的幾何形狀的生成物理模型和液滴分選區(qū)。

在她進行的試驗中，與傳統(tǒng)的板式法相比，其設計的液滴微流控系統(tǒng)的容量是前者的1/1000。該技術平臺可應用于藥物篩選，DNA檢測和蛋白質(zhì)的結晶等其他應用。當然，這項技術也采用了電傳感機制，如電容和微波傳感。

汶顥設計并開發(fā)了一系列標準微流控芯片，包括玻璃、PMMA、PDMS等材質(zhì)。標準芯片能夠滿足常規(guī)應用需求，包括液滴發(fā)生、溶液混合、細胞培養(yǎng)、濃度梯度等。為了配合標準芯片的使用，方便樣品導入和實驗觀察，公司提供一系列標準夾具。夾具具有連接簡單、操作方便、節(jié)省客戶時間等優(yōu)點。