微流控调研-何国生

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1、微流控芯片调研微流控芯片，乂称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)如图I,是--种以在微纳米尺度空间屮对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将牛物、化学等实验室的基本功能诸如样胡制备、反应、分离和检测等微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。图1微流控芯片微流控芯片早期是从微机电加工系统(MEMS)技术发展而来，通过微加工工艺在硅、金属、高分子聚合物、玻璃、石英等材质的基片上，加工出微米至亚毫米级的流体通道、反应或检测腔室、过滤器或传感器等各种微结构单元，

2、而后在微米尺度空间对流体进行操控,配合流体控制或分析仪器口动完成生物实验室中的提取、扩增、萃取、标记、分离、分析,或者细胞的培养、处理、分选、裂解、分离分析等过程。微流控芯片的真正发展是从上世纪90年代初,A.Manz等人采用芯片实现了此前一肓在毛细管内完成的电泳分离，显示了它作为一种分析化学工具的潜力；90年代小期，美国国防部提岀对士兵个体纶化自检装备的于•提化需求催生了世界范围内微流控芯片的研究;在整个90年代，微流控芯片更多的被认为是一种分析化学平台，因此往往和“微全分析系统”(MicroTotalAnalysisSyste

3、m,u-TAS)概念混用。因此，原则上，微流控芯片作为一种，微全分析技术平台可以应用于各个分析领域，如生化医疗诊断、食品和商站检验、环境监测、刑事科学、军事科学和航天科学等重要应用领域，其小牛物医学分析是热点。2000年G.Whitesides等关于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)软刻蚀的方法在Electrophoresis上发表，2002年S.Quake等以微阀微泵控制为主要特征的"微流控芯片大规模集成”文章在Science上发表，这些里程碑式的工作使学术界和产业界看到了微流控芯片超越“微全分

4、析系统"的概念而发展成为一种重人的科学技术的潜在能力。例如，利用微流控芯片作为一种微反应器，通过在微流控芯片上开展组合化学反应或结合液滴技术，有望用于药物合成与筛选，或纳米粒子、微球、品体等的高通量、大规模制备，甚至形成一种“芯片上的化工厂或制药厂”。冃前国内的微流控芯片产业仍处于起步阶段，仅有为数不多的微流控芯片产品，而几主要集中在医疗诊断行业（血液生化检测），尽管如此，我们欣喜地发现，近年來中国开始冇越来越多的微流控技术专家、高新技术公司、以及科研高校、企事业单位、投资机构，关注并投身于微流控芯片行业。我们有理由相信，微流控芯

5、片在中国的前景值得期待。一•微流控芯片的简介微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统,将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵、电水力泵和电渗流等方法张动芯片屮缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样站进行快速、准确和髙通量分析。微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构,如毛细管电泳、聚合酶链反应

6、、酶反应和DNA杂交反应的微型反应器等。1.2微流控芯片的特点微流控芯片的最大特点是在一个芯片上对以形成多功能集成体系和数H众多的复合体系的微全分析系统。微流控芯片内部集成的单元部件越來越多，H•集成的规模也归來越大,使着微流控芯片有着强人的集成性。同时可以人最平行处理样品，具有高通最的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所需要的试剂量仅儿微升至儿十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。二.国内的研究进展情况2.1国内科研团队的研究进展情况2.1.1浙江大学方群教授及其团队研究情况方群（电话:0571-882

7、06771电子信箱:fangqun@zju.edu.cn）,博士，浙江大学化学系教授，博士生导师，浙江大学微分析系统研究所所长。口1999年底引进到浙江大学工作以来，在微流控分析的阜础研究和微流控分析仪器的微型化研制等领域进行了深入、系统的研究。在微流控芯片加工、高通量微量试样引入、自动化微流控液滴筛选分析、微流控吸收光度和激光诱导荧光检测，以及微型化分析仪器的研制等方面，取得了一•系列原创性成果。发表SCI论文60余篇，其屮12篇发表于AnalyticalChemistry和LabonaChip。申请国家发明专利18项，其中11

8、项己获授权。研究成果多次在国际会议上报告。H前方群教授及其团队主耍的研究方向为1•微流控高通量试样引入和前处理2.微流控液滴分析、毛细管电泳、流动注射分析和液相色谱分析3.微流控光谱和质谱检测技术4.微型化微流控分析仪器的研制5.微流控分析系统在高