什麼是微流控?有趣的微流體

2021-01-19 銳訊微流控

歡迎來到微流控的世界,Microfluidics is fun!


當你用到數字微流控(Digital microfluidics, DMF)時,水滴會奔跑。

當你使液體表面產生周期振動,微滴會「永動」。

當你能看到湍流(Turbulent flow)的模樣時,它像是具有魔力的波。

當你把一滴酒精和水的混合液滴在玻璃上,就會看到漂亮的煙花。

這就是微流體的世界,而微流控,正如其名,研究的就是微流體的控制,當然,其含義遠不止如此。


它是一門技術,融合生物、化學、機械、材料、電子等多學科而成;

它是一門自然科學,通過微通道結構網絡來研究流體力學;

它也是一門藝術,給我們展示了令人驚嘆的流體微觀世界;

它還有兩個名字:晶片實驗室(Lab-on-a-Chip)和微全分析系統(Micro Total Analysis Systems)。

那麼,如何讓微流體產生各種運動?

首先,我們需要給微流體跑道(微通道網絡),需要給它們競技場(微腔室),然後需要給它們足夠的energy(驅動力),最後我們需要對它們的運動表現進行「評審」,所以還需要裁判(監測子系統與檢測分析子系統)。

所以,微流控的整個過程,就像是一場盛大的運動會,需要各個子系統協同完成。

微流控研究微尺度下的流體(μL, pL),所需微流控晶片尺寸只有小朋友巴掌大小,在許多微流體實驗中,從時間和空間上都表現出了巨大優勢,大大縮短分析時間,減少試劑使用量,有利於實現設備集成化、微型化與便攜化,同時,還表現出了高解析度、高靈敏度等優勢,在工業界和學術界都備受關注。


(艾菲爾鐵塔圖案的微流控晶片@MMN lab, ESPCI Paris © Agence Proxima)


微流控最初起源於上世紀50年代噴墨印表機,之後經歷了70年代的小型氣相色譜儀,再到後來90年代,由Manz等人提出了微全分析的概念。

歷經30餘年,微流控已被廣泛應用於醫療診斷、藥物篩選、食品安全、環境檢測、石油化工、司法鑑定、航空航天等等領域,比較典型應用有單細胞分析、核酸分析、液體活檢、器官模擬等。在2004年,微流控被Bussiness2.0雜誌稱作「改變未來的7種技術」之一。


微流控正在崛起


創立於美國矽谷的PreciGenome公司,專注於微流控系統的工具開發、系統設計及方案集成工作,擁有一批學術背景強、產業經驗豐富的,包括機械、光學、材料學、影像分析、軟體等方面的技術專家。

目前PreciGenome已經形成進樣控制、晶片設計、連接管理、監測與檢測系統在內的微流控研究及工業化全鏈產品。其產品被耶魯大學,芝加哥大學,紐約大學,哈佛大學等眾多歐美大學研究所使用。





創立於蘇州的銳訊生物,作為PreciGenome在中國地區的全面戰略合作夥伴,全面負責PreciGenome微流控產品線在中國的產品銷售、應用開發與技術支持工作。


註:以上部分圖片來源網絡,如有侵權請聯繫刪除,郵箱:info@rainsurebio.com

相關焦點

  • 一個魔方的微流體立方體
    微流體系統由於其反應速度和高通量的功能,在科學研究中非常有用,包括化學分析。然而,該技術仍在發展中,其潛力仍有待充分探索,因為微流控制造過程仍是昂貴和費時的。為了快速部署定製的微流控系統,生物工程師提出了模塊化微流控系統的概念。在模塊化設計中,單個微流控塊可以被設計並組裝成一個系統。在本研究中,Lai等人提出了一種基於魔方結構的可重構微流體系統。
  • 微流體技術,碰撞布雷斯悖論,一個微流體的新時代?
    從上世紀90年代,微流體技術開始成形,到今天在生物學、化學和生物醫學領域裡無所不在的應用,這種將液體通過刻在矽片上的微小迷宮通道,然後在微觀尺度上混合、反應和分離它們的技術,讓世界產生了很多變革,以前需要整個實驗臺的技術,現在可以用微流體晶片在微觀尺度上完成。
  • 高速攝像機在微流控技術中的應用
    高速攝像機可以每秒1000~10000幀的速度記錄,可拍攝整個流體流動過程的動態畫面,並能取得精確的微流體尺寸和速度信息。多相微流體系統研究對微流控技術發展非常關鍵。如何建立多相微流體系統相關研究基礎理論,解析其反應過程與機制,實現對流體流動及反應的精準調控,高速攝像機及測量技術可在此研究過程中發揮重要作用。
  • 醫療晶片的特殊戰爭:從微流體技術說起
    這一整套操作微流體系統的裝置只有公文包大小,已經是高度便攜的治療蛋白生產系統了。同時,也表現出了非常好的活性和抗菌能力。微流控技術全稱Micro Electromechanical System,是由諾貝爾物理學獎獲得者Richard Feynman教授於1959年提出的,其概念簡單來說就是通過半導體技術,將現實生活中的機械系統微型化,形成微型電子機械系統。一開始,微流控分析晶片只是作為納米技術革命的一個補充。
  • 微流體操控之循環進樣
    此外,在做一些微流體的過濾實驗時,也需要進行流體循環,如使用全血過濾膜濾除全血中的紅細胞時,通過流體循環使全血多次穿過全血過濾膜,可提高紅細胞濾除率。微流體循環中,需保證流體在微流控晶片中的流向一直保持不變,一般來講,實現微流體循環的常見方案有以下3種:1.利用循環模組實現微流體循環。2.利用兩向六位閥(L-Switch)實現微流體循環。
  • 微流控設計研發:慣性微流控聚焦的應用
    近年來,微流控技術因其在高通量,高效生化反應和篩選的研究中所展現出的巨大應用潛力而快速發展,其中慣性微流控是典型代表之一。慣性效應是能夠實現顆粒高通量精確操控的一種新穎微流控方法。慣性升力會驅動顆粒在微通道內發生側向遷移,通過調控顆粒的慣性遷移可實現不同尺寸顆粒的聚焦,富集和分離等功能。它的物理原理相對簡單。如果微粒懸浮液進入螺旋形微通道,那麼在很短的時間內,微粒將橫穿通道。
  • 醫療晶片的特殊戰爭:從微流體技術的新突破說起
    到了第二階段,則需要利用微流體裝置對合成的治療蛋白進行純化。墨菲等人對治療蛋白質純化的工作流程:吸附——洗滌——洗脫進行了優化,設計了一種微流體裝置,通過電磁閥操縱該裝置來控制單個微機械閥和相關的振蕩壓力脈衝。
  • 微流控技術在POCT儀器開發中的作用
    自1990年代開發出第一批商用POCT儀器以來,微流體技術帶來的卓越優勢,受到越來越多的廠商的青睞。微流控技術在即時診斷中的應用獲得了飛速的發展。POCT儀器開發需要考慮什麼? 開發POCT診斷儀器可能會帶來許多挑戰。很多在傳統IVD產品設計時的慣用理念可能在POCT產品上是行不通的。在低資源地區使用而設計的儀器需要足夠堅固,並且尺寸應適當縮小,重量輕,以便於攜帶,當然保持成本低廉也很關鍵,以便在患者床邊或家庭個人護理中使用。
  • 微流控設計研發:微流控技術研究應用新進展
    微流控技術的優勢早已被人們所熟知,隨著晶片加工工藝的發展進步,人們越來越多地將這一技術應用於商業化項目,使這些商業產品越來越向微型,集成化和自動化方向發展。而更多的科學家則是將微流控晶片技術應用到基礎研究上,為原有的醫學診療打開了另一扇大門,有效地降低病人的痛苦,提高診斷效率。
  • Covid-19正在重塑微流體市場
    市場研究人員預測,在2019年至2025年期間,微流體的複合年增長率(CAGR)為14%。全球診斷市場巨頭羅氏通常不會外包生產,但最近收購的微流控晶片廠可能會改變這種情況,Yole的分析師Sebastien Clerc表示,微流體容量在大多數應用領域都在增加。
  • 淺談微流控技術發展及應用
    微流控技術(Microfluidics)是一種用來操縱極微量液體(10-9~10-18L)的新型技術平臺。微流控技術被廣泛應用於生物學問題研究,其主要特點和優勢是將細胞培養、實驗處理及成像、檢測等步驟高度集成於一張晶片上。
  • 臨床級多功能皮膚接口微流體裝置,分析汗液,測量生理和心理壓力
    臨床級多功能皮膚接口微流體裝置,分析汗液,測量生理和心理壓力【導讀】:用於臨床級別的生理參數監測的皮膚接口無線設備越來越受到人們的關注,其用途從醫療保健到運動表演。一個國際研究團隊開發了一種多功能的皮膚安裝微流體裝置,該裝置能夠以多種方式測量人的壓力。
  • MIT創建微流控領域開源網站
    近日,一個由麻省理工學院研究者創建的開源網站Metafluidics迅速躥紅,成為「微流控技術領域的Pinterest」 (註:Pinterest是著名圖片分享類社交網站)。籌展微流控領域「大數據」MIT團隊很快與開源軟體諮詢公司Bocoup合作,構建了一個共享微流控設計的開源平臺。用戶只需填寫簡單的資料註冊並登陸該免費網站,然後就能瀏覽精選的微流控設計或者搜索特定功能的微流控設計等。
  • 使用微流體液滴系統調整3D列印的柔性材料
    微流控技術的核心是圍繞行為,操縱和控制流體,使這些流體被限制在很小的範圍內。當處理亞毫米級的流體時,精確處理至關重要。加利福尼亞大學戴維斯分校(UCDavis)的工程師團隊在《美國國家科學院院刊》上發表了一篇研究論文,該論文使用了基於液滴的新型微流體系統3D列印柔性材料。
  • 「控」是微流控技術的精髓,「SODA」系統大有可為——訪浙江大學...
    近年來,微流控晶片技術不斷引來相關領域學者的關注,有業內專家認為,微流控應用的春天來了。那麼,微流控技術發展即將進入全新階段了嗎?帶著這些問題,儀器信息網特別專訪了浙江大學化學系微分析系統研究所方群教授,請這位在微流控領域深耕二十餘年的學者談談他對微流控技術發展的看法以及他們團隊的最新研究成果。
  • 從三方面介紹微流控技術發展及應用
    微流控技術(Microfluidics)是一種用來操縱極微量液體(10-9~10-18L)的新型技術平臺。微流控技術被廣泛應用於生物學問題研究,其主要特點和優勢是將細胞培養、實驗處理及成像、檢測等步驟高度集成於一張晶片上。
  • 第八屆中國微流控高端學術論壇暨首屆國際微流控產業論壇圓滿落幕...
    微流控高端論壇旨在增強微流控晶片工作者間的合作交流,進一步推進微流控晶片學科及產業化發展。論壇特別邀請到國內微流控晶片領域頂尖專家和企業家60餘位,吸引近400位微流控晶片研究學者、生物醫學領域微流控應用專家、微流控產業界人士參會交流。
  • 秦建華研究員受邀擔任國際刊物《生物微流體》副主編
    近日,中科院大連化學物理研究所秦建華研究員受美國物理聯合會(American Institute of Physics, AIP)執行總裁Fred Dylla和《生物微流體
  • 復旦俞燕蕾團隊研發出全新概念光控微流體新技術—新聞—科學網
    在一塊幾平方釐米大小的晶片上集成生物和化學領域所涉及的基本操作單元,通過微流控技術完成不同的生物或化學反應過程,並對其產物進行分析,是近年來日趨熱門的晶片實驗室概述。理想中,晶片實驗室能夠實現包括醫療檢驗在內的多種用途,其發展或將帶來檢測等儀器的家庭化、普及化。要實現這一設想,微流控系統的簡化勢在必行。
  • 微流控晶片開發:用於環境分析的微流控技術
    在宏觀或工業規模上開展既定工作後,雖然可以輕鬆捕獲和保留某些汙染物,但檢測極限和當前可用技術的成本仍然是主要障礙,而關於使用微流控技術收集和檢測汙染物例如重金屬離子,揮發性有機化合物,有機和無機離子,細顆粒物,甚至微生物方面的應用越來越多了。因此導致微流控技術在環境分析的應用得到了快速發展。