国内微流控技术应用最新进展:在IVD产业最早迎来收获期

2020-01-03 10:40 | 达峰网

微流控技术的诞生,是研发人员对自动化以及效率的最大化追求。

上世纪50年代末,美国诺贝尔物理学奖得主Richard Feynman教授预见未来的制造技术将沿着从大到小的途径发展,他在1959年使用半导体材料将实验用的机械系统微型化,从而造就了世界上首个微型电子机械系统(Micro-electro-mechanical Systems,MEMS),这成为了未来微流控技术问世的基石。

从微流控的定义上来讲,真正微流控技术的问世是在1990年。瑞士Ciba-Geigy公司的Manz与Widmer应用MEMS技术在一块微型芯片上实现了此前一直需要在毛细管内才能完成的电泳分离,首次提出了微全分析系统(Micro-Total Analytical System,ì-TAS)即我们现在熟知的微流控芯片。

Manz与Widmer最初进行微流控尝试时,是为了提高分析能力,但实际微流控芯片概念被提出后,研究人员很快意识到器件尺寸的减小会带来很多的好处。

微流控的“微”是指实验仪器设备的微型化(尺寸为数十到数百微米);“流”是指实验对象属于流体(体积为纳升到阿升);“控”代表着在微型化设备上对流体的控制、操作和处理。它属于一种底层技术,交织着化学、流体物理、微电子、新材料等多门学科知识,从理论上说任何流体参与的实验,都应有微流控技术的一席之地。

而微流控芯片则是微流控技术的下游应用单元,通过MEMS技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统,从而实现对无机离子、有机物质、蛋白质、核酸以及其他特定目标对象的快速、准确的处理和检测。它将需要在实验室进行的样品处理、生化反应和结果检测等关键步骤都汇聚到了一张小小的芯片上进行,故又被业界誉为“芯片实验室”。

从1990年Manz与Widmer开发了芯片上进行的毛细管电泳后,科学界和产业界都纷纷介入到这一新兴领域进行以毛细管电泳为主要应用对象的各种微流控芯片研发。两年后,安捷伦、岛津、日立等医疗器械公司都完成相应的微流控产品/系统的研发,并将其投入市场。


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