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精準(zhǔn)醫(yī)療的MEMS——微流控技術(shù)
點(diǎn)擊量:569 日期:2023-08-30 編輯:硅時(shí)代
臨床醫(yī)學(xué)全面走向個(gè)性化醫(yī)療診療是當(dāng)今醫(yī)學(xué)發(fā)展的一大方向,精準(zhǔn)的體外診斷技術(shù)是正確診療的基本保證。而體外診斷基本主要是基于體液(血液,尿液,唾液)的分析,對于這些體液的操控, 自動(dòng)化肯定是個(gè)大趨勢。
那么對于液體的自動(dòng)化操控,正是我們微流控要干的事情。所以,體外診斷(IVD)里除去試劑的研發(fā),后續(xù)的自動(dòng)化檢測, 基本避不開微流控。這就是微流控技術(shù)必將火起來的基礎(chǔ)。
微流控技術(shù)
微流控(microfluidics)是一種精確控制和操控微尺度流體, 以在微納米尺度空間中對流體進(jìn)行操控為主要特征的科學(xué)技術(shù),具有將生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的基本功能諸如樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測等縮微到一個(gè)幾平方厘米芯片上的能力,其基本特征和最大優(yōu)勢是多種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺上靈活組合、規(guī)模集成。是一個(gè)涉及了工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、微加工和生物工程等領(lǐng)域的交叉學(xué)科。
微流控技術(shù)是MEMS技術(shù)在流體處理方面的一個(gè)重要分支,由于這一技術(shù)是生物芯片的基石,2003年被福布斯(Forbes)雜志評為影響人類未來15件最重要的發(fā)明之一。
微流控芯片
微流控芯片(MicrofluidicChip) ,又稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-Chip)或生物 芯片。是利用MEMS技術(shù)將一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)縮微在一個(gè)玻璃或塑料基板上,從而復(fù)制復(fù)雜的生物學(xué)和化學(xué)反應(yīng)全過程,快速自動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)。其特征是在微米級尺度構(gòu)造出容納流體的通道、反應(yīng)室和其它功能 部件,操控微米體積的流體在微小空間中的運(yùn)動(dòng)過程,從而構(gòu)建完整的化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室。
這一技術(shù)將給基因、免疫、微生物和臨床化學(xué)等診斷領(lǐng)域帶來顛覆性突破,使威脅人類健康的諸多疾病如癌癥、心腦血管疾病的早期診斷和預(yù)防成為可能。生物芯片與生物靶向藥物的結(jié)合,推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)全面走向個(gè)性化醫(yī)療診療。
隨著微流控芯片技術(shù)的逐漸展開及微分析技術(shù)的需求,芯片構(gòu)型設(shè)計(jì)越加豐富,出現(xiàn)了一系列形式各異、具有多種微通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的芯片構(gòu)型。如電泳芯片分離通道的網(wǎng)絡(luò)形狀主要有:直線型、螺旋型、彎曲蛇形、多邊形、折疊形等。由于生化分析的復(fù)雜性和多樣性需求,微流控芯片技術(shù)的發(fā)展趨于組合化和集成化,經(jīng)常需在一塊芯片基片上集成多種功能單元,如化學(xué)反應(yīng)器、生物反應(yīng)器、過濾裝置等以進(jìn)行多種樣品的分析檢測,以用于DNA測序和突變點(diǎn)檢測,氨基酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞檢測和藥物篩選等。
基于高通量快速分離的需要,多通道陣列并行操作是微流控芯片的發(fā)展趨勢,芯片通道數(shù)量已從最初的12通道、96通道,發(fā)展到384通道。