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微流控平台




       微流控技术(Microfluidics)是一种精确控制微尺度流体的技术。该技术起源于20世纪80年代,在基因芯片,即时诊断,芯片实验室等方面得到了快速发展和广泛应用。

       微流控芯片又被称为“芯片实验室”,它是微流控技术实现的主要平台,可以把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。微流控芯片具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体积小和便于携带等优点,在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力,近年来已经发展成为集成生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等交叉学科的崭新研究领域。

        PDMS (polydimethylsiloxane) 是聚二甲基硅氧烷的英文缩写,简称有机硅。它具使用方便,成本低,生物相容性好等特点,因而被广泛应用于微流控芯片加工制造。通过软蚀刻(soft lithography)技术,在硅基板上形成特定pattern,然后PDMS倒模加热固化,脱模后形成微米级通道。PDMS经亲水性表面处理后与玻璃永久键合,形成微流控芯片。该技术可低成本制造微流道、微混合器、微泵、微阀门等元件,广泛应用于各类功能化芯片开发。

       石英和玻璃具有良好的光学特性,可通过光刻(lithography)和蚀刻(etching)等手段进行微流控芯片加工制造。芯片加工基本过程包括涂胶,曝光,显影,腐蚀和去胶等步骤。加工环境和步骤对芯片质量有直接影响,操作需严格按照工艺要求进行,使芯片微结构精度高,清晰无毛刺,无缺陷。

       薄膜材料沉积技术指在基片表面构建一层特定薄膜。按作用不同,既可以形成起保护,钝化和绝缘作用的介质膜,也可以形成用于电极引线和器件互连的金属导电膜。薄膜生长技术按不同方式可分为直接生长和间接生长两类。前者包括气相外延,化学气相沉积,热氧化等。后者把原发物质直接转移到基片上,包括液相外延,物理沉积等。

       微流控技术在临床诊断仪器和体外仿生模型等生物医学领域正发挥巨大作用,特别是在精准医疗和分子诊断领域有着广泛的应用。美国Agilent Technologies,Bio-Rad,Thermo Fisher Scientific等公司都推出了基于微流控技术的临床诊断仪器产品。

       李克强总理在2016年7月批发的国务院《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出“体外诊断产品要突破微流控芯片,单分子检测等关键技术,开发全自动核酸检测系统等重大产品,研发一批重大疾病早期诊断和精确治疗的诊断试剂以及适合基层医疗机构的高精度诊断产品”。

       2016年12月,北京旌微医学工程研究院有限公司与中科院上海微系统与信息技术研究所签署了《关于微流控技术产业化合作备忘录》。通过此次合作,中科院上海微系统与信息技术研究所将许可四项专利技术给北京旌微医学工程研究院有限公司。双方将充分调动发挥自身优势及资源,合力推动微流控芯片技术在临床检验方面的产业化,也为我国医学检验领域开发临床亟需的新型高灵敏度体外分子诊断分析仪器及试剂做出贡献。