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微流控技術(shù)是一種精確控制和操控微尺度流體的科學(xué)技術(shù)

更新時(shí)間:2024-08-14  |  點(diǎn)擊率:330
   微流控技術(shù)是一種精確控制和操控微尺度流體的科學(xué)技術(shù),它能夠在微納米尺度空間中對流體進(jìn)行精準(zhǔn)的操控。這一技術(shù)的核心特征在于其對流體行為的微縮版掌控能力,將生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的基本功能集成到幾平方厘米的芯片上。
  以下是關(guān)于微流控技術(shù)的相關(guān)介紹:
  1.微流控技術(shù)的特征與流體現(xiàn)象
  層流現(xiàn)象:在微尺度通道中,粘性力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于慣性力,流體呈現(xiàn)有序的層狀流動,形成層次分明的多相平行流動。利用層流特性,可以在微通道中實(shí)現(xiàn)材料、化學(xué)環(huán)境和細(xì)胞的有序排布及分子的分離。
  液滴生成:當(dāng)兩不相溶的液體在微通道中流動時(shí),在界面張力和剪切力作用下,其中一相會形成高度均一的間斷流,即液滴。技術(shù)能夠高效制備單分散性的液滴乳液,適用于材料科學(xué)、藥物篩選等領(lǐng)域。
  2.微流控芯片的材料與微加工方法
  材料選擇:制作芯片的主要材料包括硅片、玻璃、PDMS、PMMA、PTFE和紙基等。每種材料都有其物理和化學(xué)性質(zhì),如PDMS具備加工簡單、光學(xué)透明且具彈性的特點(diǎn),而PTFE表現(xiàn)出抗黏附的特性,紙基則因其價(jià)格便宜和毛細(xì)作用力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。
  加工方法:光刻技術(shù)和軟光刻技術(shù)是制作芯片最主要的加工方法。光刻技術(shù)源于微電子行業(yè),軟光刻則涉及PDMS等柔性材料,這些工藝能夠精確制造復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。此外,鍵合技術(shù)如氧等離子處理用于封閉微通道。
  3.微流控技術(shù)的重要應(yīng)用
  臨床診斷:檢測芯片具有樣品消耗少、檢測速度快、操作簡便等優(yōu)點(diǎn),特別適合作為POC診斷工具,用于疾病標(biāo)志物檢測和體外仿生模型研究,有望簡化診斷流程并提高醫(yī)療結(jié)果。
  體外模型:利用仿生微結(jié)構(gòu)和生物材料,芯片可在體外模擬組織和器官水平生理功能,作為“器官芯片”使用,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)和動物實(shí)驗(yàn)的不足,提高疾病研究和藥物研發(fā)效率。

微流控