微流控芯片相關技術

1、微液滴技術

微液滴操控包括微液滴生成和微液滴驅動，按生成方式可以將操控微液滴的方法分為兩大類。一類是被動法，即通過對微通道結構的特別設計使液流局部產生速度梯度來對微液滴進行操控，主要為多相流法問。該法的主要特點是可以快速批量生成微液滴;另一類是主動法，即通過電場力、熱能量等外力使液流局部產生能量梯度來對微液滴進行操控，主要包括電潤濕法口、介電電泳法和熱毛細管法。該法的主要特點是可以對單個微液滴的操控。與傳統(tǒng)連續(xù)流系統(tǒng)相比川，離散化微液滴系統(tǒng)有一系列潛在優(yōu)勢，如消耗樣品和試劑量更少，混合速度更快，不易造成交叉污染，易于操控等。

2、檢測技術

分離物的高靈敏度檢測對于微流控芯片有著重要意義。目前，微流控芯片的檢測方法大體上可以分為3類：光學檢測、電化學檢測及質譜學檢測。

紫外吸收檢測法是-種常規(guī)光學檢測法，相應的檢測器已經趨于成熟，但由于芯片的通道小、靈敏度不高，因此該方法已經不能夠滿足對低濃度和極微量樣品分析的要求。激光誘導熒光檢測是所有熒光檢測中靈敏度最高的一種方法。多數情況下其檢測下限可達10*10-10~12molL，所以該方法得到了廣泛的應用。

電化學檢測有安培法、電導法和電位法3種基本模式，其中安培法是應用最普遍的一種方法。其基本原理是：測量化合物在電極表面受到氧化或還原反應時，會失去或得到電子，產生與分析物濃度成正比的電極電流，通過測量微通道中的電流即可得到溶液濃度的變化情況。電化學檢測的靈敏度可以與熒光檢測相媲美，同時，因為微電極可以加工到芯片。上，因此更適合于微芯片的檢測。質譜檢測14的原理是根據分子質荷比的不同而達到檢測的目的。其最大優(yōu)點是能夠提供分子空間結構信息，因此在生物大分子(如蛋白質)的結構研究方面具有獨到之處。但因為質譜檢測系統(tǒng)本身比芯片還要大，所以也很難實現整個系統(tǒng)的微型化。單一的檢測方法將很難完成全部檢測任務，因此應對多種檢測方法的聯合使用及新的檢測方法進行研究。

微流控芯片在細胞生物學中的應用

隨著微流控芯片的不斷發(fā)展，微流控分析芯片技術正不斷地向細胞組學的研究領域進行滲透。微流控芯片在細胞生物學中的應用主要包括細胞的培養(yǎng)、細胞的分離與操縱，細胞組分分析以及細胞全分析系統(tǒng)。

如，Carlson等報道了用靜水壓力驅動的方法對血液樣本中的細胞進行分離。由于紅細胞的體積遠小于白細胞，且粘性小，所以紅細胞以較快的速度通過微流路網絡。細胞全分析系統(tǒng)，指將細胞的三維培養(yǎng)、細胞刺激、細胞分離、溶胞以及細胞組分分離和分析集為一體的微流控系統(tǒng)。這個系統(tǒng)不僅可快速分析細胞，而且可重復利

微流控芯片分析系統(tǒng)通過在微米通道與結構中實現微型化，在分析性能上帶來了巨大的優(yōu)點：

1)縮短反應時間，提高分析效率，許多分析過程可以在數分鐘內完成;

2)節(jié)約試劑和樣本，微流控分析的試樣與試劑消耗已降低至數微升水平，并且隨著技術水平的提高，還有可能進一步減少;

3)易于集成化、便攜化，操作簡便，更易實現自動化。

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