微流控芯片在技術優勢上是一個交叉科學的高度集成芯片,可以實現自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫學等領域的巨大潛力,已經發展成為一個集生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等為一體的高科技生物傳感芯片。目前針對加工技術的研究領域中,飛秒激光直寫技術通常采用的是雙光子聚合原理,該原理的基礎來自于雙光子吸收。簡單地來講,就是光聚合材料在光強足夠大的條件下,同時吸收兩個近紅外光子,材料發生越來越多的光聚合反應。飛秒激光憑借著自己波長大的特性,可以很輕松地穿過材料抵達內部,使材料發生反應而聚合。科學家利用此原理,可以編制程序控制一束激光束逐點掃描建立起3D微納結構,比如利用雙光子吸收誘導光刻膠聚合。光刻膠是一種光敏材料,市面上以正膠和負膠較為常見,分別應用于激光非輻照區和輻照區的加工。除了可以用在聚合物上,雙光子吸收還可以用于MEMS微機械制造,形成一些光化學或光物理機制。目前為止,光刻膠、微結構金屬、碳材料等等都可以通過多光子的吸收過程進行加工,由此可以看出,雙光子聚合具有比較多的可加工材料。深硅刻蝕實現 500μm 以上深度微流道,適用于高壓流體控制與微反應器。中國香港微流控芯片之聲表面波器件加工

柔性 MEMS 器件的引入,打破了傳統微流控芯片 “剛性、不可變形” 的局限,深圳市勃望初芯半導體科技有限公司將基于 PI 的柔性 MEMS 器件與微流控技術結合,開發出適配生物體內環境的創新產品。PI 材料具備優異的生物兼容性(通過 ISO 10993 生物相容性測試)與柔性(可彎曲半徑小于 5mm),將其作為微流控芯片基底,可制作植入式微流控器件,如用于體內藥物遞送的芯片,能貼合表面,通過微通道精細釋放藥物,同時集成傳感器實時監測體內藥物濃度,實現 “給藥 - 監測” 閉環。在動物實驗中,該柔性微流控芯片植入大鼠體內后,可連續 7 天監測血糖并釋放胰島素,血糖控制精度比傳統注射方式提升 40%。此外,PI 材料還具備良好的太赫茲波透過性,公司開發的柔性微流控芯片可作為太赫茲調制襯底,用于生物組織的太赫茲成像檢測,如皮膚的早期診斷,芯片既能承載組織樣品,又能通過微流控通道輸送造影劑,提升成像對比度,這種協同優勢讓微流控芯片在植入式醫療與檢測領域開辟新場景。天津微流控芯片之聲表面波器件定制深入了解微流控芯片。

安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經驗,并將這些經驗應用到了微流體技術開發上。微流體和生物傳感器的項目經理Kevin Killeen博士在接受采訪時說,安捷倫的目標是為終端使用者解除負擔,“由適宜的儀器產品組裝成的系統可以讓非專業人士操縱專業設備”。微流體技術也需要適時表現出其自身的實用性和可靠性,例如,納米級電噴霧質譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬,Killeen補充道:“對于生物學家來說,微流控技術的價值就在于此。”
通過微流控芯片檢測,有助于改進診斷性能、發現尚未被識別的致病性自身抗體。隨著微流控免疫芯片的推廣,自身抗體檢測成為微流控免疫芯片的重要研究方向之一。此類芯片的設計不同于其他免疫芯片,用于自身抗體檢測的微流控芯片須將自身抗原固定在芯片表面。Matsudaira等人通過光活性劑將自身抗原共價固定在聚酯平板上,利用光照射誘導自由基反應實現固定,不需要自身抗原的特定官能團。Ortiz等人將3種自身抗體通過羧基端硫醇化而固定在聚酯表面,用于檢測乳糜瀉特異性自身抗體,該微流控芯片的敏感性接近商品化酶聯免疫吸附試驗試劑盒。完善 PDMS 芯片產線覆蓋來料加工、生產、質檢,支持高標準批量交付。

單分子檢測用PDMS芯片的超凈加工與表面修飾:單分子檢測對芯片表面潔凈度與非特異性吸附控制要求極高,公司建立了萬級潔凈車間環境下的PDMS芯片超凈加工流程。從硅模清洗(采用氧等離子體處理去除有機殘留)到PDMS預聚體真空脫氣(真空度<10Pa),每個環節均嚴格控制顆粒污染,確保芯片表面顆粒雜質<5μm的數量<5個/cm2。表面修飾采用硅烷化試劑(如APTES)與親水性聚合物(如PEG)層層自組裝,將蛋白吸附量降低至<1ng/cm2,滿足單分子熒光成像對背景噪聲的嚴苛要求。典型產品單分子免疫芯片可檢測低至10pM濃度的生物標志物,較傳統ELISA靈敏度提升100倍。公司還開發了芯片表面功能化定制服務,根據客戶需求接枝抗體、DNA探針等生物分子,實現“即買即用”的檢測芯片解決方案,加速單分子檢測技術的臨床轉化。表面親疏水涂層調控接觸角,優化微流道內流體傳輸與反應效率。中國澳門微流控芯片產業化
MEMS 多重轉印工藝實,較短可 10 個工作日交付。中國香港微流控芯片之聲表面波器件加工
微流控芯片的常見故障及預防措施:泄漏:微流控芯片中的微通道和閥門等部件容易發生泄漏,應注意密封性和連接的可靠性。堵塞:微流控芯片中的微通道可能會因為微粒或氣泡的堵塞而導致流體無法正常流動,應注意樣品的凈化和操作的規范性。漂移:由于溫度、壓力等原因,微流控芯片中的流體可能會發生漂移,影響實驗結果,應注意溫度和壓力的控制。綜上所述,微流控芯片是一種利用微尺度通道和微流控技術進行流體控制的集成芯片,具有體積小、快速、高效、靈活、低成本等特點。它由主體生物傳感芯片、流體控制模塊、信號采集模塊和外部控制模塊組成,通過控制微閥門、微泵等實現對微流體的精確控制和調節。微流控芯片根據不同的應用領域和功能可分為生物傳感芯片、化學芯片和環境芯片等。在使用微流控芯片時,應注意防止泄漏、堵塞和漂移等常見故障,確保實驗結果的準確性和可靠性。中國香港微流控芯片之聲表面波器件加工