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微流(liu)控技術

微(wei)(wei)(wei)流(liu)控(kong)（microfluidics）是(shi)一(yi)(yi)種精確控(kong)制(zhi)和操(cao)控(kong)微(wei)(wei)(wei)尺度(du)流(liu)體(ti)， 以在(zai)微(wei)(wei)(wei)納(na)米尺度(du)空間中對流(liu)體(ti)進行操(cao)控(kong)為主要特征的(de)(de)科學(xue)技術，具有將生物(wu)、化學(xue)等實驗(yan)室(shi)的(de)(de)基(ji)本功能(neng)(neng)諸如(ru)樣品制(zhi)備(bei)、反應、分(fen)離和檢測等縮微(wei)(wei)(wei)到一(yi)(yi)個(ge)幾平(ping)方厘米芯片上的(de)(de)能(neng)(neng)力，其基(ji)本特征和最大優勢是(shi)多種單(dan)元技術在(zai)整體(ti)可控(kong)的(de)(de)微(wei)(wei)(wei)小(xiao)平(ping)臺上靈活組合、規模集成。是(shi)一(yi)(yi)個(ge)涉(she)及了工程學(xue)、物(wu)理(li)學(xue)、化學(xue)、微(wei)(wei)(wei)加(jia)工和生物(wu)工程等領域(yu)的(de)(de)交(jiao)叉學(xue)科。

微流控技術是MEMS技術在流體處理方面的一個重要分支，由于這一技術是生物芯片的基石，2003年被福布斯（Forbes）雜志評為影響人類未來15件最重要的發明之一。 

微(wei)流控芯片

微流(liu)(liu)控芯(xin)片(pian)(MicrofluidicChip) ，又(you)稱(cheng)為芯(xin)片(pian)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(Lab-on-a-Chip)或(huo)生物 芯(xin)片(pian)。是(shi)利用MEMS技術將一個(ge)大型實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)系統縮(suo)微在(zai)一個(ge)玻璃或(huo)塑料基(ji)板(ban)上，從(cong)而復(fu)制復(fu)雜的(de)生物學和化(hua)學反應全過程(cheng)，快速自動(dong)(dong)地完成(cheng)實(shi)(shi)驗(yan)。其(qi)特征(zheng)是(shi)在(zai)微米級尺度構(gou)造出容(rong)納流(liu)(liu)體的(de)通道、反應室(shi)(shi)和其(qi)它功能(neng) 部(bu)件(jian)，操控微米體積的(de)流(liu)(liu)體在(zai)微小空間(jian)中的(de)運動(dong)(dong)過程(cheng)，從(cong)而構(gou)建完整(zheng)的(de)化(hua)學或(huo)生物實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)。

這一技術(shu)將(jiang)給(gei)基因、免疫(yi)、微生物(wu)(wu)和臨床化(hua)學(xue)等診斷領(ling)域帶來顛覆性(xing)突(tu)破，使(shi)威(wei)脅人類健康的諸多疾(ji)病(bing)如癌(ai)癥、心(xin)腦血管疾(ji)病(bing)的早期診斷和預防成為可能。生物(wu)(wu)芯(xin)片(pian)與生物(wu)(wu)靶(ba)向(xiang)藥(yao)物(wu)(wu)的結合，推動臨床醫(yi)學(xue)全(quan)面走向(xiang)個性(xing)化(hua)醫(yi)療診療。

隨著微流控(kong)(kong)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)技(ji)術的逐漸展(zhan)開及微分(fen)析技(ji)術的需(xu)求，芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)構型設計越加豐富，出現了一(yi)系列形式各異(yi)、具有(you)多種(zhong)微通(tong)道(dao)(dao)網絡結構的芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)構型。如電泳芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)分(fen)離通(tong)道(dao)(dao)的網絡形狀(zhuang)主要有(you)：直線型、螺旋型、彎曲蛇形、多邊形、折疊形等(deng)。由于(yu)(yu)生化分(fen)析的復雜性和多樣性需(xu)求，微流控(kong)(kong)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)技(ji)術的發展(zhan)趨于(yu)(yu)組合化和集成化，經常需(xu)在一(yi)塊(kuai)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)基(ji)片(pian)(pian)(pian)上集成多種(zhong)功能單元，如化學反(fan)應器、生物反(fan)應器、過濾(lv)裝置等(deng)以進行(xing)多種(zhong)樣品(pin)的分(fen)析檢測(ce)，以用于(yu)(yu)DNA測(ce)序和突變點檢測(ce)，氨(an)基(ji)酸、蛋白質、細胞(bao)檢測(ce)和藥物篩選等(deng)。

基于高通(tong)量快速分(fen)離(li)的(de)需要，多(duo)通(tong)道陣列(lie)并行(xing)操作是微流(liu)控芯片的(de)發展趨勢，芯片通(tong)道數(shu)量已從(cong)最初的(de)12通(tong)道、96通(tong)道，發展到384通(tong)道。

微流控芯片的制備(bei)

微(wei)(wei)(wei)流(liu)控芯(xin)片通(tong)過微(wei)(wei)(wei)細(xi)加工技術集(ji)(ji)成各(ge)種不(bu)同功能的單元，如微(wei)(wei)(wei)反(fan)應池(chi)、微(wei)(wei)(wei)泵、微(wei)(wei)(wei)閥(fa)、檢測單元等(deng)。微(wei)(wei)(wei)通(tong)道加工技術與以(yi)硅材料二維和(he)淺深(shen)度加工為主的集(ji)(ji)成電路芯(xin)片不(bu)同。微(wei)(wei)(wei)流(liu)控芯(xin)片微(wei)(wei)(wei)通(tong)道的兩個重要指標是深(shen)寬比和(he)微(wei)(wei)(wei)通(tong)道界面形狀。

深寬(kuan)比指(zhi)在基片上形成(cheng)的微結構的深度特(te)征(zheng)(zheng)與寬(kuan)度特(te)征(zheng)(zheng)之(zhi)比，高深寬(kuan)比結構加(jia)工難度較大。對于直接(jie)加(jia)工法，形狀特(te)征(zheng)(zheng)與腐蝕的方向性(xing)有關，即各(ge)向同(tong)(tong)性(xing)或各(ge)向異(yi)性(xing)會形成(cheng)不同(tong)(tong)的幾何形貌特(te)征(zheng)(zheng)；對于復制加(jia)工方法，如熱模壓和模塑法等，微通道幾何形狀直接(jie)與模板形狀及加(jia)工工藝(yi)有關。

1、微流控芯片的材料

微流控芯片結構設計選取材料時考(kao)慮的(de)主要因素是(shi)：

① 優良的(de)加工(gong)性(xing)能，便于大批量生(sheng)產(chan)以降低費用(yong)。 

② 生物相容性(xing)或化(hua)學惰性(xing)，不影響分(fen)析試劑、藥物的(de)化(hua)學性(xing)質(zhi)；

③ 散熱和(he)絕(jue)緣性；

④ 良好的(de)光(guang)透性能，適應光(guang)學檢測(ce)的(de)要(yao)求(qiu)。

另外還要考慮材料的電滲流特性、表面(mian)可修飾性及可密封性能等。

到目(mu)前為止(zhi)，制作微(wei)流控芯片的材料主要有：硅、玻璃(li)、石英、高聚物、陶(tao)瓷、紙(zhi)等。選擇(ze)合(he)適的材料對于制作工藝選擇(ze)和微(wei)流控芯片的成(cheng)功應用(yong)非(fei)常重要。

（1） 硅材料(liao)

單晶硅是最先嘗試使用的(de)芯片基(ji)材。硅及二氧化(hua)硅具有(you)良(liang)好的(de)化(hua)學(xue)惰(duo)性和熱穩定性，而且硅的(de)微(wei)細加工(gong)技術(shu)已趨成(cheng)熟。即使復雜(za)的(de)三維(wei)結構，也可用整體和表面微(wei)加工(gong)技術(shu)進(jin)行高精度的(de)復制(zhi)。

硅材料的(de)(de)(de)缺點(dian)在(zai)于易碎(sui)、成本高(gao)、不透(tou)光(guang)、電絕緣性差且(qie)表面化學行為復雜等(deng)，雖然較厚的(de)(de)(de)氧化層(ceng)（>15 μm）可以提高(gao)其(qi)絕緣層(ceng)，但(dan)厚氧化層(ceng)尚(shang)無成熟(shu)的(de)(de)(de)鍵合方法。上(shang)述(shu)缺點(dian)限制了硅材料在(zai)微(wei)流控芯(xin)片中的(de)(de)(de)廣泛應用。但(dan)由于硅和聚合物(wu)材料間的(de)(de)(de)粘附系(xi)數小，故現常用來制作聚合物(wu)微(wei)通道芯(xin)片時所(suo)用到的(de)(de)(de)模具。

（2） 玻璃

玻(bo)璃(li)和石英(ying)彌補了單晶硅在(zai)電學(xue)和光學(xue)方面的(de)(de)不足，價廉、易(yi)得，具有良好(hao)的(de)(de)電滲(shen)性和良好(hao)的(de)(de)光學(xue)性質，為微(wei)系統的(de)(de)故障(zhang)診斷(duan)和光學(xue)檢測提(ti)供了便利條件(jian)；  然而，玻(bo)璃(li)和石英(ying)微(wei)流控芯片存在(zai)著制(zhi)作(zuo)工藝復雜，加工成本過高.

而(er)且使(shi)用玻璃和石英(ying)作基體(ti)材(cai)料時，通常使(shi)用各向(xiang)同性腐蝕技術，很難獲得高深寬比的微結構，深度刻蝕困難，鍵合(he)溫度高和鍵合(he)成品率低，使(shi)芯(xin)片性能難以改善，且需要相應的潔凈條件和制作設備，工藝過(guo)程復雜。 

要想制(zhi)作對液體操控(kong)所必(bi)需(xu)的微泵和(he)微閥是非(fei)常困難的。這些都(dou)限制(zhi)了玻璃微芯(xin)片的普及化和(he)深度產業化。

（3） 高分子聚合物

與硅(gui)和玻璃相(xiang)(xiang)比，聚合(he)物材(cai)料種類多、選擇面廣、價(jia)格(ge)便宜，具(ju)有良(liang)好的(de)(de)絕(jue)緣性和透光(guang)性，可施加高(gao)電場(chang)實現快速分離，成型容易、批量生產成本低，易獲得高(gao)深(shen)寬比的(de)(de)微結構，微通道表面一(yi)般(ban)不需或僅需較少修飾，絕(jue)大部(bu)分聚合(he)物材(cai)料對(dui)生物樣(yang)品或化(hua)學樣(yang)品具(ju)有相(xiang)(xiang)容性，更(geng)適合(he)于一(yi)次性使(shi)用，具(ju)有廣闊的(de)(de)應用前景，已引起國內外極大的(de)(de)關(guan)注。

用(yong)(yong)于制作(zuo)微流控(kong)芯片的聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)主(zhu)要(yao)可(ke)分為三(san)類：熱塑(su)性(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)、固化(hua)型(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)和(he)溶(rong)劑揮發型(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)。熱塑(su)性(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)有(you)(you)(you)聚(ju)(ju)甲(jia)基丙烯(xi)酸(suan)(suan)甲(jia)酯(zhi)（PMMA）、聚(ju)(ju)碳酸(suan)(suan)酯(zhi)（PC）和(he)聚(ju)(ju)乙烯(xi)（PE）等；固化(hua)型(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)有(you)(you)(you)聚(ju)(ju)二(er)甲(jia)基硅氧烷（PDMS）、環(huan)氧樹脂和(he)聚(ju)(ju)氨酯(zhi)等；溶(rong)劑揮發型(xing)聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)有(you)(you)(you)丙烯(xi)酸(suan)(suan)、橡膠和(he)氟塑(su)料等。其中，常(chang)用(yong)(yong)的有(you)(you)(you)PMMA和(he)PDMS。

PMMA材料(liao)具(ju)有良好(hao)的電絕緣性(xing)，可(ke)施加高電場進行快(kuai)速分離。透(tou)光性(xing)好(hao)，成(cheng)本(ben)低，成(cheng)型容易(yi)，可(ke)選(xuan)擇多種加工方法(fa)，如(ru)模壓法(fa)、注塑法(fa)、準分子激(ji)光微刻(ke)蝕(shi)加工等(deng)，現已得到了(le)極為廣(guang)泛的應用。

彈性(xing)高分子材料PDMS（又稱硅(gui)橡膠），具有價格便宜，絕緣性(xing)好，無毒；它的(de)(de)透光(guang)性(xing)好，能透過250 nm以上的(de)(de)紫外光(guang)與可見光(guang)，易于檢測(ce)；成型容易，批(pi)量(liang)生產(chan)成本低(di)等優點(dian)。但PDMS材料制成的(de)(de)微結(jie)構的(de)(de)穩定性(xing)較差，疏水性(xing)較強，經常需要進(jin)行特(te)別處理來進(jin)行改進(jin)。

選(xuan)(xuan)擇(ze)聚合(he)物(wu)做芯片材(cai)料時，應根(gen)據加工(gong)工(gong)藝、應用(yong)環(huan)境及檢測方法等諸多因素(su)和聚合(he)物(wu)的光電、機(ji)械及化學性(xing)(xing)質選(xuan)(xuan)擇(ze)適用(yong)的類型，并注意聚合(he)物(wu)材(cai)料在(zai)所使用(yong)的環(huan)境下(xia)的惰(duo)性(xing)(xing)、電絕緣性(xing)(xing)、熱性(xing)(xing)能和表面合(he)適的修飾改(gai)性(xing)(xing)方法等。一般應注意以下(xia)幾(ji)個方面的問題：

① 良好的加工性

不同(tong)(tong)的(de)(de)加(jia)工方法(fa)對聚合(he)物(wu)的(de)(de)加(jia)工性有不同(tong)(tong)的(de)(de)要求。 由于(yu)微(wei)通(tong)道(dao)的(de)(de)構型越來越趨于(yu)復雜，高深(shen)寬比(bi)的(de)(de)微(wei)通(tong)道(dao)的(de)(de)優點很(hen)多(duo)，所以(yi)聚合(he)物(wu)材料應(ying)具有良好(hao)的(de)(de)加(jia)工性。

② 良(liang)好的電絕緣性和熱性能

由于(yu)微流控芯(xin)片(pian)中的(de)液體驅(qu)動(dong)經(jing)常采用(yong)電驅(qu)動(dong)方式，而且(qie)芯(xin)片(pian)經(jing)常被用(yong)于(yu)進行電泳分離(li)，加(jia)高(gao)壓電場會(hui)產生熱量(liang)，高(gao)溫(wen)(wen)或局部高(gao)溫(wen)(wen)都會(hui)對分離(li)效果造成(cheng)影響，所以材料(liao)應(ying)有良(liang)好的(de)電絕緣(yuan)性(xing)(xing)和熱性(xing)(xing)能。

③ 良(liang)好的光(guang)學性質

對于熒光(guang)檢(jian)測(ce)和紫外檢(jian)測(ce)而言，材料(liao)必(bi)須在相(xiang)應的(de)波(bo)長范圍內有良好的(de)透光(guang)性，才能進行有效的(de)檢(jian)測(ce)。

④ 表面易于修飾改(gai)性

聚(ju)合物材(cai)料的(de)表面易于進行改性，如(ru)通(tong)過(guo)紫(zi)外、等離子體、激光(guang)和化學處理等，不僅可(ke)改變(bian)電滲流，而且還(huan)可(ke)減少樣品的(de)的(de)吸附(fu)。

⑤ 在使用條(tiao)件下材料呈化學惰(duo)性

由于在微(wei)分析(xi)操作中經常要(yao)接觸到(dao)各種(zhong)試劑，需要(yao)一定抗溶劑能(neng)力和耐(nai)酸(suan)堿能(neng)力，因此，在所采用的分析(xi)條件下(xia)材料應是惰性的。

⑥ 根據應用場合合理(li)選擇(ze)

當制作普通(tong)微流控芯片(pian)時(shi)，可(ke)選(xuan)用軟化溫(wen)(wen)度較低(di)的材料，如(ru)有機(ji)玻璃或聚苯乙(yi)烯(xi)；制作PCR與CE集成芯片(pian)時(shi)，可(ke)選(xuan)用軟化溫(wen)(wen)度較高的材料，如(ru)聚碳酸酯或聚丙烯(xi)等。

（4）  陶瓷

陶瓷(ci)材料易碎(sui)、透光(guang)性(xing)不(bu)好，但耐(nai)高溫，有(you)較高的抗壓強(qiang)度，采(cai)用(yong)軟(ruan)刻(ke)蝕或激光(guang)加(jia)工可制出微通道，適于極限惡劣條(tiao)件下使用(yong)，如航空(kong)、太空(kong)試驗和極地(di)考(kao)察等。

（5） 紙

微流控紙芯片（lab-on-paper，紙上微型實(shi)驗室）是近幾(ji)年發展的一種新型微流控芯片。用(yong)紙張作(zuo)為基底代替硅、玻璃(li)、高(gao)聚物等材料，通(tong)過(guo)各(ge)種加工技術，在紙上加工出具有一定(ding)結構(gou)的親(qin)/疏水(shui)微細通(tong)道網絡及相關(guan)分析器件。

與傳統的硅、玻璃、高聚物微流控芯片相比，微流控紙芯片具有如下優點：

① 成本更低。紙(zhi)張來源豐富，且其價(jia)格遠(yuan)(yuan)低(di)于(yu)硅、玻璃/石英、甚至高聚物等材質(zhi)；可(ke)通過(guo)簡單的光(guang)刻、蠟印、噴(pen)墨打印、繪圖等方式制(zhi)(zhi)作(zuo)二維紙(zhi)芯片(pian)，或(huo)通過(guo)簡單的折紙(zhi)或(huo)多層紙(zhi)片(pian)疊加的方法制(zhi)(zhi)作(zuo)三維紙(zhi)芯片(pian)，因此紙(zhi)芯片(pian)制(zhi)(zhi)作(zuo)簡便，其加工成本(ben)遠(yuan)(yuan)低(di)于(yu)傳統微流控芯片(pian)。

② 分析系統更易微型化、便攜化。濾紙本身具有很強的毛細管作用，經圖案化疏水性處理即能引導溶液有序流動，因此無需外置的驅動泵；紙張薄，質地輕，且可折疊，因此易于保存和運輸。

③ 生物相容性好。濾紙的(de)主要成分(fen)為纖維素，具(ju)有良(liang)好的(de)生物(wu)相容性，可以(yi)在其表面固定酶、蛋(dan)白(bai)質(zhi)和DNA等生物(wu)大分(fen)子。

④ 檢測背景低。紙張通常是白色，有(you)利于在紙芯片(pian)上開展比色分析。

⑤ 后處理簡單，無污染。紙芯片使(shi)用完(wan)后(hou)，可通(tong)過簡單(dan)安全(quan)的燃燒方法進行處理，不(bu)會對環境造成污(wu)染。

2、微流控芯片(pian)的制作技(ji)術

（1）光刻(ke)(ke)和刻(ke)(ke)蝕技術

傳統的(de)用于制作半導體及集成(cheng)電路(lu)芯片的(de)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)(ke)和(he)刻(ke)(ke)(ke)(ke)蝕技術，是(shi)微流控芯片加工(gong)工(gong)藝中最基(ji)礎的(de)。它(ta)是(shi)用光(guang)膠、掩膜(mo)和(he)紫外光(guang)進行微細加工(gong)，工(gong)藝成(cheng)熟，已廣(guang)泛用于硅、玻璃(li)和(he)石英基(ji)片上制作微結構。光(guang)刻(ke)(ke)(ke)(ke)和(he)刻(ke)(ke)(ke)(ke)蝕技術由薄膜(mo)沉(chen)積、光(guang)刻(ke)(ke)(ke)(ke)和(he)刻(ke)(ke)(ke)(ke)蝕三(san)個工(gong)序(xu)組(zu)成(cheng)。復雜的(de)微結構可通過多次重復薄膜(mo)沉(chen)積-光(guang)刻(ke)(ke)(ke)(ke)-刻(ke)(ke)(ke)(ke)蝕這(zhe)三(san)個工(gong)序(xu)來(lai)完成(cheng)。

光刻(ke)前先要(yao)在干凈(jing)的(de)(de)基片表面覆蓋(gai)一層薄膜(mo)(mo)(mo)，薄膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)厚度(du)為數(shu)埃到幾十微米，這(zhe)一工藝(yi)過程(cheng)稱之為薄膜(mo)(mo)(mo)沉積。薄膜(mo)(mo)(mo)按性(xing)能不同可分(fen)為器件(jian)工作(zuo)區的(de)(de)外延(yan)層，限(xian)制區域擴(kuo)張(zhang)的(de)(de)掩蔽膜(mo)(mo)(mo)，起保護(hu)、鈍化(hua)(hua)和絕(jue)緣(yuan)(yuan)作(zuo)用(yong)的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)(yuan)介質膜(mo)(mo)(mo)，用(yong)作(zuo)電(dian)極引(yin)線和器件(jian)互連(lian)的(de)(de)導(dao)電(dian)金屬膜(mo)(mo)(mo)等。膜(mo)(mo)(mo)材料常(chang)見有二氧化(hua)(hua)硅(gui)、氮(dan)化(hua)(hua)硅(gui)、硼磷硅(gui)玻璃、多晶(jing)硅(gui)、電(dian)導(dao)金屬、光刻(ke)抗蝕(shi)膠(jiao)、難熔金屬等。制造加工薄膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)主要(yao)方法有氧化(hua)(hua)、化(hua)(hua)學氣(qi)相沉積、蒸發、濺射等。

在薄膜表面均勻地覆蓋上一層光膠，將掩膜上微流控芯片設計圖案通過曝光成像的原理轉移到光膠層上的工藝過程稱為光刻。光刻技術一般有以下基本工藝過程構成：

①基片的預處理。

通過脫脂(zhi)、拋光、酸洗、水(shui)洗的方法使(shi)基(ji)片表(biao)面凈化，確保光刻(ke)膠與基(ji)片表(biao)面有良好的粘附。

②涂膠。

在經過處(chu)理(li)的基片表(biao)面均勻涂覆一層粘(zhan)性(xing)好、厚(hou)度適當的光刻(ke)(ke)膠。膠膜太薄，易生成針孔，抗(kang)蝕(shi)能力差；太厚(hou)則不易徹底(di)顯影，同時會降低分辨(bian)率(lv)。光刻(ke)(ke)膠的實際厚(hou)度與(yu)它的粘(zhan)度有關，并與(yu)甩膠機的旋轉(zhuan)速度的平方(fang)根成反(fan)比。涂膠方(fang)法(fa)有旋轉(zhuan)涂覆法(fa)、刷涂法(fa)、浸漬(zi)法(fa)、噴涂法(fa)等。

③前烘。

在一定的(de)溫度下，使光刻膠(jiao)液(ye)中溶劑(ji)揮發，增強(qiang)光刻膠(jiao)與基片(pian)粘附以(yi)及膠(jiao)膜的(de)耐磨性。前烘(hong)的(de)溫度和(he)時(shi)間由光致抗蝕劑(ji)的(de)種類和(he)厚度決(jue)定，常采(cai)用電熱(re)恒溫箱、熱(re)空氣或紅外熱(re)源(yuan)。

前烘溫(wen)度(du)和時間要(yao)合適，若溫(wen)度(du)過(guo)高或時間過(guo)長會造(zao)成顯影(ying)(ying)時留下底膜或感光靈(ling)敏度(du)下降(jiang)，腐蝕時出現小島；若溫(wen)度(du)過(guo)低或時間過(guo)短，會造(zao)成顯影(ying)(ying)后針孔增(zeng)加，或產生浮膠(jiao)、圖形變形等現象。

④曝光。

將已制備好所需(xu)芯片(pian)(pian)圖形的光(guang)刻(ke)掩膜(mo)覆蓋在基片(pian)(pian)上，用(yong)紫(zi)外(wai)線等透(tou)過掩膜(mo)對光(guang)刻(ke)膠進行選擇性(xing)照(zhao)射。受光(guang)照(zhao)射的光(guang)刻(ke)膠發生化學反應(ying)。在實(shi)際(ji)操作(zuo)中，曝光(guang)時間由(you)光(guang)刻(ke)膜(mo)、膠膜(mo)厚度、光(guang)源強(qiang)度以(yi)及光(guang)源與基片(pian)(pian)間距(ju)決(jue)定(ding)。曝光(guang)的方式(shi)有(you)化學曝光(guang)、接(jie)觸(chu)式(shi)和(he)接(jie)近(jin)式(shi)復印曝光(guang)、光(guang)學投(tou)影(ying)成像曝光(guang)。

⑤顯影。

用光(guang)(guang)膠(jiao)配(pei)套顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)液(ye)通過(guo)化學方法除去經曝(pu)光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)膠(jiao)（正光(guang)(guang)膠(jiao)）或未經曝(pu)光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)膠(jiao)（負光(guang)(guang)膠(jiao)），顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)液(ye)和顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)時間(jian)的(de)(de)選擇對(dui)顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)效果(guo)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響很大。選擇顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)液(ye)的(de)(de)原(yuan)則是，對(dui)需要(yao)去除的(de)(de)那部分膠(jiao)膜溶解度大、溶解速度快(kuai)，對(dui)需要(yao)保留(liu)的(de)(de)那部分溶解度小。顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)時間(jian)視光(guang)(guang)致抗蝕劑的(de)(de)種類、膠(jiao)膜厚度、顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)液(ye)種類、顯(xian)(xian)影(ying)(ying)(ying)溫度和操作(zuo)方法而異。

⑥堅膜。

將顯影后(hou)(hou)的(de)基片進行清洗后(hou)(hou)在一(yi)定溫(wen)度下烘烤，以徹(che)底除去顯影后(hou)(hou)殘留于膠膜(mo)中的(de)溶劑或(huo)水分，使膠膜(mo)與基片緊密粘附，防止膠層脫(tuo)落，并增(zeng)強膠膜(mo)本(ben)身(shen)的(de)抗蝕能力(li)。堅(jian)膜(mo)的(de)溫(wen)度和時(shi)間要合(he)適。

刻蝕是將光膠層(ceng)上(shang)的(de)平(ping)面二維(wei)圖形轉移到薄膜(mo)上(shang)并進而在(zai)基片上(shang)加工(gong)成一定深度微結構的(de)工(gong)藝。 

根據刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑狀(zhuang)態不(bu)同，可將(jiang)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)工藝分(fen)為濕(shi)法(fa)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)干法(fa)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)兩大類。濕(shi)法(fa)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是通(tong)過(guo)化學刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)液和(he)被(bei)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)物(wu)質間的化學反應將(jiang)被(bei)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)物(wu)質剝離下來(lai)的刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)方法(fa)。大多數濕(shi)法(fa)刻蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是不(bu)容易控制的各向(xiang)同性腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。

其特點是(shi)選擇(ze)比高(gao)、均勻性(xing)好、對硅片損傷少，幾乎適用于所有的金(jin)屬、玻璃(li)、塑料(liao)等材料(liao)。缺點是(shi)圖(tu)(tu)形(xing)保真度不強，橫(heng)向腐蝕的同時，往往會出現側(ce)向鉆蝕，以(yi)致刻蝕圖(tu)(tu)形(xing)的最少線寬受到限(xian)制。

干法(fa)刻(ke)蝕(shi)(shi)指利用高能束(shu)與表面(mian)薄膜(mo)反應(ying)，形成揮發性物質(zhi)，或直接轟擊薄膜(mo)表面(mian)使之被腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)工(gong)藝。其最大(da)的(de)(de)特(te)點是(shi)能實現各向(xiang)(xiang)異性刻(ke)蝕(shi)(shi)，即在縱向(xiang)(xiang)的(de)(de)刻(ke)蝕(shi)(shi)速率遠大(da)于(yu)橫向(xiang)(xiang)刻(ke)蝕(shi)(shi)的(de)(de)速率，從而(er)保證細小圖形轉移后(hou)的(de)(de)保真性。干法(fa)刻(ke)蝕(shi)(shi)的(de)(de)作用基礎是(shi)等離(li)子體。

用光(guang)(guang)(guang)刻(ke)的(de)方(fang)法加(jia)工微流控芯(xin)片(pian)(pian)時，必(bi)須首先制(zhi)造光(guang)(guang)(guang)刻(ke)掩(yan)(yan)模。掩(yan)(yan)膜的(de)基本功(gong)能(neng)是基片(pian)(pian)受到光(guang)(guang)(guang)束照射時，在(zai)(zai)圖(tu)形區(qu)和非(fei)圖(tu)形區(qu)產生不同的(de)光(guang)(guang)(guang)吸收和透(tou)(tou)(tou)過(guo)能(neng)力。 用計算機制(zhi)圖(tu)系統將掩(yan)(yan)模圖(tu)形轉化為(wei)數據文件，再通過(guo)專用接口(kou)電路(lu)控制(zhi)圖(tu)形發(fa)生器(qi)中的(de)曝光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源、可(ke)變光(guang)(guang)(guang)闌、工作(zuo)臺和鏡頭，在(zai)(zai)掩(yan)(yan)模材(cai)料上刻(ke)出(chu)所(suo)需的(de)圖(tu)形。或用微機通過(guo)CAD軟件將設計微通道的(de)結構圖(tu)轉化為(wei)圖(tu)像(xiang)(xiang)文件后(hou)，用高分辨(bian)率的(de)打(da)(da)印(yin)機將圖(tu)像(xiang)(xiang)打(da)(da)印(yin)到透(tou)(tou)(tou)明薄膜上。此(ci)透(tou)(tou)(tou)明薄膜可(ke)作(zuo)為(wei)光(guang)(guang)(guang)刻(ke)用的(de)掩(yan)(yan)模, 基本能(neng)滿足微流控芯(xin)片(pian)(pian)對掩(yan)(yan)模的(de)要求。

（2）熱壓法

熱(re)壓(ya)法（hot embossing）是一種應用(yong)較廣(guang)泛的快速復(fu)制電泳(yong)微(wei)通(tong)道的芯片制作(zuo)技術，適用(yong)于PMMA與PC等熱(re)塑性聚合物材料。熱(re)壓(ya)法的模具(ju)可以是直徑在(zai)50 μm以下(xia)的金屬(shu)絲或是刻蝕有(you)凸突的微(wei)通(tong)道骨片陽(yang)膜，如鎳基陽(yang)模、單(dan)(dan)晶硅陽(yang)模、玻璃陽(yang)模、微(wei)機(ji)械加(jia)工的金屬(shu)陽(yang)模。 此法可大批量復(fu)制，設備(bei)簡單(dan)(dan)，操作(zuo)簡便，但所用(yong)材料有(you)限(xian)。

（3）模塑法

用光刻和(he)刻蝕的方(fang)法先制(zhi)出陽模(mo)(mo)(mo)（所需通(tong)道(dao)部分(fen)(fen)突起），澆注液態(tai)的高分(fen)(fen)子材料，然后將固化后的高分(fen)(fen)子材料與陽模(mo)(mo)(mo)剝離，得到具(ju)有微通(tong)道(dao)芯(xin)片(pian)的這種(zhong)制(zhi)備微芯(xin)片(pian)的方(fang)法稱為模(mo)(mo)(mo)塑法。模(mo)(mo)(mo)塑法的關鍵在于模(mo)(mo)(mo)具(ju)和(he)高分(fen)(fen)子材料的選擇，理想(xiang)的材料應相互之間粘(zhan)附力(li)小，易于脫模(mo)(mo)(mo)。

微通道的陽膜可由硅材料(liao)、玻(bo)璃(li)、環氧(yang)基SU-8負光膠和PDMS等制(zhi)造。硅或玻(bo)璃(li)陽膜可采(cai)用標準刻(ke)蝕技術。PDMS模具可通過直接澆注(zhu)于由硅材料(liao)、玻(bo)璃(li)等材料(liao)制(zhi)的母模上制(zhi)得。 

澆注用的高分子材(cai)(cai)料應具有低粘度(du)，低固(gu)(gu)化溫度(du)。在(zai)重力(li)作用下，可充滿模子上的微通道和(he)凹槽(cao)等(deng)處(chu)。可用的材(cai)(cai)料有兩類(lei)：固(gu)(gu)化型聚合(he)物和(he)溶劑揮發型聚合(he)物。 

雖然模(mo)塑法受限于高分子材料，但該(gai)法簡便易行，芯片可大批量復制，且不(bu)需要昂貴的設備，是(shi)一個可以制作(zuo)廉價分析芯片的方法。

（4）注塑法

注(zhu)塑(su)法的(de)(de)工(gong)藝是(shi)通過光刻和刻蝕技術在(zai)硅片(pian)上刻蝕出電泳芯(xin)片(pian)陰(yin)模(mo)(mo)，用此陰(yin)模(mo)(mo)進行24h左(zuo)右的(de)(de)電鑄，得到0.5 cm厚(hou)的(de)(de)鎳合金(jin)模(mo)(mo)，再將(jiang)鎳合金(jin)模(mo)(mo)加厚(hou)，精(jing)心(xin)加工(gong)制(zhi)成金(jin)屬注(zhu)塑(su)模(mo)(mo)具，將(jiang)此模(mo)(mo)具安裝(zhuang)在(zai)注(zhu)塑(su)機上批量(liang)生(sheng)產(chan)聚(ju)合物微流控芯(xin)片(pian)基(ji)片(pian)。

在注塑法制作過程(cheng)中，模具(ju)制作復(fu)雜(za)，技術要求高，周期長，是整(zheng)個(ge)工藝過程(cheng)中的(de)(de)關鍵步驟。一個(ge)好的(de)(de)模具(ju)可生(sheng)產(chan)(chan)30 ~ 50萬張(zhang)聚合(he)物芯(xin)片，重復(fu)性(xing)好，生(sheng)產(chan)(chan)周期短，成本(ben)低廉，適宜于已(yi)成型(xing)的(de)(de)芯(xin)片生(sheng)產(chan)(chan)。

（5）LIGA技術

LIGA是德文Lithographie，Galvanoformung，Abformung三個字的字頭(tou)縮寫。LIGA技術是由光(guang)刻、電鑄和塑鑄三個環節組成(cheng)。

準LIGA技(ji)(ji)術是(shi)用紫外光(guang)(guang)光(guang)(guang)源來(lai)代(dai)替LIGA技(ji)(ji)術中的(de)同步輻(fu)射X光(guang)(guang)深(shen)層光(guang)(guang)刻(ke)(ke)，然后(hou)進行后(hou)續的(de)微電(dian)鑄和微復制工(gong)藝。它不需要同步輻(fu)射X光(guang)(guang)光(guang)(guang)刻(ke)(ke)和特制的(de)X光(guang)(guang)掩膜板(ban)，有利于實現微機械(xie)器件的(de)大批量(liang)生產。根據紫外光(guang)(guang)深(shen)層光(guang)(guang)刻(ke)(ke)的(de)工(gong)藝路線的(de)不同，準LIGA技(ji)(ji)術又(you)可分為多層光(guang)(guang)刻(ke)(ke)—LIGA、硅模深(shen)刻(ke)(ke)蝕—LIGA和SU-8深(shen)層光(guang)(guang)刻(ke)(ke)—LIGA三類(lei)。

（6）激光燒蝕法(fa)

激光燒蝕法(fa)是一(yi)種非(fei)接觸式(shi)的(de)微細加工技(ji)術。它可直接根據計算機CAD的(de)數(shu)據在金(jin)屬、塑料(liao)、陶(tao)瓷等材(cai)料(liao)上加工復雜(za)的(de)微結構，已應用(yong)于(yu)微模和微通(tong)道的(de)加工。  這種方法(fa)對(dui)技(ji)術設備要求(qiu)較(jiao)高(gao)，步驟(zou)簡便，而且(qie)不需超凈(jing)環境，精度高(gao)。但由于(yu)紫外激光能量大(da)，有(you)一(yi)定(ding)的(de)危險，需在標準激光實驗室中進(jin)行操作，使(shi)用(yong)安全保護(hu)裝備和防護(hu)眼鏡。

（7）軟(ruan)光刻

軟(ruan)光刻（soft lithography）是(shi)相(xiang)對(dui)于(yu)微(wei)制(zhi)造(zao)領域中占據主導地位的(de)光刻而言的(de)微(wei)圖(tu)形(xing)轉移和微(wei)制(zhi)造(zao)的(de)新方(fang)法，以(yi)自(zi)組裝單(dan)分(fen)子(zi)層、彈性印(yin)章和高聚(ju)物(wu)模塑技(ji)(ji)術為基(ji)礎的(de)微(wei)細加工新技(ji)(ji)術。它能制(zhi)造(zao)復雜(za)的(de)三維結構及不規(gui)則曲面(mian)；能應用(yong)于(yu)生(sheng)物(wu)高分(fen)子(zi)、膠體、玻璃、陶(tao)瓷(ci)等多種(zhong)材料(liao)；沒有相(xiang)關散射帶來的(de)精(jing)度(du)限制(zhi)，可以(yi)達到30 nm ~ 1 μm級的(de)微(wei)小尺(chi)寸； 因此軟(ruan)光刻是(shi)一種(zhong)便宜(yi)、方(fang)便，適于(yu)實(shi)驗室使用(yong)的(de)技(ji)(ji)術。

軟(ruan)光刻(ke)技術的(de)核(he)心是(shi)彈(dan)(dan)性(xing)(xing)模(mo)印章，可(ke)通過光刻(ke)蝕(shi)和模(mo)塑的(de)方(fang)法(fa)制得。PDMS是(shi)軟(ruan)光刻(ke)中最常用的(de)彈(dan)(dan)性(xing)(xing)模(mo)印章。軟(ruan)光刻(ke)的(de)關鍵(jian)技術主(zhu)要包括微接觸(chu)印刷、再鑄(zhu)模(mo)、微傳遞成(cheng)模(mo)、毛細管成(cheng)模(mo)、溶劑輔助成(cheng)模(mo)等。

軟(ruan)光刻(ke)技術還存在(zai)(zai)著一些缺陷，如PDMS固化(hua)后有1%的(de)收縮變形，而且在(zai)(zai)甲苯和乙烷的(de)作用下(xia)，深(shen)寬(kuan)(kuan)(kuan)比(bi)(bi)將(jiang)出(chu)現一定(ding)的(de)膨脹；PDMS的(de)彈(dan)性(xing)和熱膨脹性(xing)使(shi)其很難獲得(de)高(gao)的(de)準確性(xing)，也(ye)使(shi)軟(ruan)光刻(ke)在(zai)(zai)多層(ceng)面的(de)微(wei)(wei)加(jia)工中受到限制；由于彈(dan)性(xing)模太(tai)軟(ruan)，無法獲得(de)大(da)的(de)深(shen)寬(kuan)(kuan)(kuan)比(bi)(bi)，太(tai)大(da)或(huo)(huo)太(tai)小的(de)寬(kuan)(kuan)(kuan)深(shen)比(bi)(bi)都(dou)將(jiang)導致微(wei)(wei)結構的(de)變形或(huo)(huo)扭曲(qu)。

如今(jin)微流控芯片(pian)已經成(cheng)為(wei)涵蓋了從分(fen)離(li)分(fen)析、化(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)合成(cheng)、醫學(xue)(xue)(xue)(xue)診斷學(xue)(xue)(xue)(xue)、細胞(bao)生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、神經生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、系統(tong)生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、結(jie)構生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、微生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)等一系列應(ying)用研究領域的綜合性(xing)交叉(cha)學(xue)(xue)(xue)(xue)科。

微流控技術(shu)的應用(yong)

基于微流控芯片的代表性關鍵技術

① 微流控分析芯片是新一代床旁診斷（Point of care testing, POCT）主流技術，可直接在被檢對象身邊提供快捷有(you)效的(de)生(sheng)化指標，使現(xian)場檢測、診斷、治(zhi)療成為(wei)一個連續的(de)過程；

② 微(wei)流(liu)控反應(ying)(ying)芯片以(yi)液滴為代表，是迄(qi)今(jin)為止最(zui)重要的微(wei)反應(ying)(ying)器，在高通量藥物(wu)篩選(xuan)，單細胞測序等領域(yu)顯示了(le)巨大的威(wei)力；

③ 微流控細胞/器官操控芯片(pian)是哺乳動物(wu)(wu)細胞及其微環(huan)境操控最重(zhong)要技術平臺，渴望部分(fen)代替小(xiao)白鼠等動物(wu)(wu)模型，用于驗證候選(xuan)藥物(wu)(wu)，開展藥物(wu)(wu)毒(du)理(li)和藥理(li)作用研究。

1、新一代(dai)床旁診斷(duan)（POCT）技術(shu)——Microfluidics-based POCT

POCT可直(zhi)接在被檢(jian)者身邊提供(gong)快捷(jie)有(you)效的(de)生化指標(biao)，現(xian)場指導用藥，使檢(jian)測、診斷、治療(liao)成為一個連續過程(cheng)，對于(yu)疾(ji)病的(de)早期(qi)發現(xian)和治療(liao)具有(you)突破性的(de)意(yi)義。

POCT儀器(qi)發展趨勢(shi)應是小型(xing)化、“傻瓜”式，操作(zuo)簡(jian)(jian)單，無需專業人員，直接輸(shu)入體液樣本，即可迅速得到(dao)診斷結果(guo)，并將信息上傳至遠程監(jian)控(kong)中心，由醫生指導保(bao)健。目前，市場上有多(duo)種即時診斷方法，簡(jian)(jian)單的流(liu)動測試工作(zuo)沒有流(liu)體管(guan)理技(ji)術，而當測試復雜性(xing)增加時，微流(liu)控(kong)技(ji)術是必要的。

微(wei)流控(kong)芯片所具有的多種單元技(ji)術在微(wei)小可控(kong)平臺上靈活(huo)組合和規模集(ji)成(cheng)的特點已使(shi)其成(cheng)為現代POCT技(ji)術的首選(xuan)，經過近年(nian)的發展，已涌現了一批(pi)微(wei)流控(kong)芯片POCT分(fen)子診斷和免(mian)疫診斷的成(cheng)功案(an)例(li)。

POCT-用于免疫檢測主動式微流控芯片

動式微流控技術與其他POCT技術的區別

2、PCR-微流控芯(xin)片CE

微型反(fan)應(ying)器是(shi)芯片實(shi)驗(yan)室中常(chang)用的(de)用于生物化學反(fan)應(ying)的(de)結(jie)構，如毛細管電泳、聚合酶(mei)鏈反(fan)應(ying)、酶(mei)反(fan)應(ying)和DNA 雜交反(fan)應(ying)的(de)微型反(fan)應(ying)器等 。其中電壓(ya)驅動的(de)毛細管電泳(Capillary Electrophoresis ， CE) 比較容易在(zai)微流控芯片上實(shi)現，因而成為其中發展最快的(de)技術。

它是(shi)在芯片上蝕刻毛(mao)細(xi)管通(tong)道，在電滲流的作用下樣(yang)品液(ye)在通(tong)道中泳動，完成對樣(yang)品的檢測分(fen)析(xi)，如果在芯片上構建毛(mao)細(xi)管陣(zhen)列，可在數(shu)分(fen)鐘內完成對數(shu)百種樣(yang)品的平行(xing)分(fen)析(xi)。

國際上(shang)公認的PCR 產物檢(jian)測(ce)共有五種(zhong)方法，按其靈敏度高低順序排(pai)列為(wei)：毛細管電(dian)泳法、固相雜交法、液(ye)相雜交法、高壓(ya)液(ye)相雜交法和凝膠電(dian)泳法(不推薦臨床) 。

微(wei)流控芯片(pian)CE 以毛(mao)細(xi)管電泳為該芯片(pian)主體，無(wu)需進行探針(zhen)雜交，受檢(jian)樣品的(de)信(xin)號獲得率接近百分之(zhi)百。

微流控芯片(pian)CE 可(ke)(ke)檢測15~7500bp范圍(wei)的PCR 產物，分(fen)(fen)辨率可(ke)(ke)達20bp ，樣品微量化使擴散進一步減(jian)少(shao)，分(fen)(fen)離效果極好，每(mei)孔(kong)可(ke)(ke)供多個不同的PCR 產物作(zuo)同時分(fen)(fen)析。

目前其應用主要集中在(zai)(zai)核(he)酸(suan)分(fen)離(li)和(he)定量(liang)、DNA 測(ce)序(xu)、基因(yin)(yin)突變(bian)(bian)和(he)基因(yin)(yin)差異表(biao)達分(fen)析等。另外，蛋白質的(de)(de)篩分(fen)在(zai)(zai)微流控芯片中也已有報道針對病(bing)(bing)原微生物基因(yin)(yin)組的(de)(de)特(te)征(zheng)性片段、染色(se)體DNA 的(de)(de)序(xu)列多(duo)態型基因(yin)(yin)變(bian)(bian)異的(de)(de)位點及特(te)征(zheng)等，設計和(he)選擇合適的(de)(de)核(he)酸(suan)探針，經PCR 擴增后檢測(ce)，就能獲得病(bing)(bing)原微生物種屬、亞型、毒力、抗藥、致(zhi)病(bing)(bing)、同源性、多(duo)態型、變(bian)(bian)異和(he)表(biao)達等信息(xi)，為(wei)疾病(bing)(bing)的(de)(de)診斷(duan)和(he)治療提供(gong)一個很(hen)好(hao)的(de)(de)切(qie)入點。

自1992 年(nian)微(wei)流(liu)控(kong)芯(xin)片(pian)(pian)CE 首(shou)(shou)次報道以(yi)來，進展很(hen)快。首(shou)(shou)臺商(shang)品儀器是微(wei)流(liu)控(kong)芯(xin)片(pian)(pian)CE ( 生化分析儀，Aglient) ，可(ke)提(ti)供用(yong)于核酸及蛋白質(zhi)分析的(de)微(wei)流(liu)控(kong)芯(xin)片(pian)(pian)產品。

3、哺乳動物細胞及其微(wei)環境操(cao)控平臺——微(wei)流控芯片仿(fang)生(sheng)實驗室

由于微(wei)流控(kong)芯片(pian)的(de)構(gou)件尺寸和細胞吻合(he)，并可同時(shi)測定物(wu)理(li)量、化學量和生物(wu)量，它已成(cheng)為對哺乳動物(wu)細胞及(ji)其微(wei)環境(jing)進行操控(kong)的(de)最(zui)具(ju)潛力的(de)平臺。

目(mu)前已可以(yi)構(gou)建微米量級且相對封閉的(de)三維細胞培養、分選、裂(lie)解等(deng)操作單元，并把這些單元成功延伸到組織和器官(guan)。

器官芯片(pian)是一(yi)種(zhong)(zhong)更接近仿生(sheng)體系的(de)模(mo)式，可在(zai)一(yi)塊幾平方厘米的(de)芯片(pian)中(zhong)培養各種(zhong)(zhong)活體細(xi)胞，形成(cheng)組織器官，乃至由不(bu)同器官芯片(pian)進一(yi)步(bu)組成(cheng)活體芯片(pian)，從而模(mo)擬一(yi)個活體的(de)行為并研究活體中(zhong)整(zheng)體和局(ju)部的(de)種(zhong)(zhong)種(zhong)(zhong)關系。

在藥學領域(yu)，器官(guan)芯片將被部分替代(dai)小白鼠等模型動物(wu)(wu)，用于驗證候(hou)選藥物(wu)(wu)，開展毒理和藥理作用研究。

細胞培養微流控芯片

微流控芯片技(ji)術(shu)作為一種新興的(de)(de)技(ji)術(shu)手段，已經從最(zui)初單純的(de)(de)毛(mao)細管電泳的(de)(de)微型化技(ji)術(shu)，演變成為一種涵蓋了從基礎(chu)生物技(ji)術(shu)到生物醫學診(zhen)斷(duan)等各個(ge)領域的(de)(de)富有活力的(de)(de)工具性方法(fa)平臺。

隨著微流控芯片(pian)(pian)技術的(de)不斷(duan)發展，微流控芯片(pian)(pian)技術與其(qi)他(ta)的(de)代表性技術會(hui)在更為廣泛的(de)研究(jiu)領域中交叉滲透，快速發展，而且也會(hui)更加(jia)直接地深(shen)入到人們(men)的(de)日常(chang)生活甚(shen)至平常(chang)使用的(de)器件當中。

阻礙微(wei)流控(kong)技術發(fa)展的(de)瓶頸(jing)包括制造加工、集(ji)成(cheng)(cheng)度(du)以及與宏觀系(xi)統(tong)的(de)接(jie)口等應用方面的(de)問題(ti)。今后微(wei)流控(kong)芯片會朝著(zhu)分(fen)析成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)多(duo)(duo)樣(yang)化(hua)(hua)、制作基(ji)材的(de)多(duo)(duo)樣(yang)化(hua)(hua)、研(yan)究(jiu)方法的(de)多(duo)(duo)樣(yang)化(hua)(hua)和(he)系(xi)統(tong)的(de)微(wei)型化(hua)(hua)與集(ji)成(cheng)(cheng)化(hua)(hua)的(de)方向發(fa)展。

集(ji)中在大規(gui)模、高通(tong)(tong)(tong)量(liang)、低消耗的(de)生(sheng)命科學(xue)(xue)和分(fen)(fen)析化(hua)學(xue)(xue)實驗中，包括單(dan)細胞培養與分(fen)(fen)析、干細胞操控與培養、單(dan)分(fen)(fen)子生(sheng)物物理學(xue)(xue)、高通(tong)(tong)(tong)量(liang)的(de)細胞與分(fen)(fen)子生(sheng)物學(xue)(xue)篩選實驗、藥物發現(xian)、高通(tong)(tong)(tong)量(liang)合成(cheng)生(sheng)物學(xue)(xue)、高通(tong)(tong)(tong)量(liang)測(ce)序技術(shu)、單(dan)細胞基因(yin)組學(xue)(xue)等。