1、微型及玻璃生物反應(yīng)器的技術(shù):
?、? 微流控生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù) —— 微流控技術(shù):
微流控生物反應(yīng)器之微流控技術(shù)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)等實驗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。
?、? 微型及玻璃生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù) —— 微流控芯片:
微流控芯片,又稱為芯片實驗室或生物 芯片。是利用MEMS技術(shù)將一個大型實驗室系統(tǒng)縮微在一個玻璃或塑料基板上,從而復(fù)制復(fù)雜的生物學(xué)和化學(xué)反應(yīng)全過程,快速自動地完成實驗。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動過程,從而構(gòu)建完整的化學(xué)或生物實驗室。
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,推動臨床醫(yī)學(xué)全面走向個性化醫(yī)療診療。
?、? 微型及玻璃生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù)—— 微流控芯片的制備
微流控芯片通過微細加工技術(shù)集成各種不同功能的單元,如微反應(yīng)池、微泵、微閥、檢測單元等。微通道加工技術(shù)與以硅材料二維和淺深度加工為主的集成電路芯片不同。微流控芯片微通道的兩個重要指標是深寬比和微通道界面形狀。
深寬比指在基片上形成的微結(jié)構(gòu)的深度特征與寬度特征之比,高深寬比結(jié)構(gòu)加工難度較大。對于直接加工法,形狀特征與腐蝕的方向性有關(guān),即各向同性或各向異性會形成不同的幾何形貌特征;對于復(fù)制加工方法,如熱模壓和模塑法等,微通道幾何形狀直接與模板形狀及加工工藝有關(guān)。
微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上, 自動完成分析全過程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力,已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。
2、微型及玻璃生物反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域:
① 微流控檢測分析芯片是新一代即時診斷主流技術(shù),可直接在被檢對像身邊提供快捷有效的生化指標,使現(xiàn)場檢測、診斷、治療(處置)成為一個連續(xù)過程;也包括正在崛起的單細胞分析和第二代、第三代基因測序技術(shù)。
?、?微流控反應(yīng)篩選芯片是迄今為止最重要的微反應(yīng)器,在高通量藥物篩選,生物材料合成,單細胞分析,測序等領(lǐng)域顯示了巨大的潛力;
?、?微流控細胞/器官芯片是哺乳動物細胞及其微環(huán)境操控最重要技術(shù)平臺,可望部分替代小白鼠等模型動物, 用于驗證候選藥物,開展藥物毒理和藥理作用研究,實現(xiàn)個體化治療。