微流控芯片

电泳微流控芯片是一种结合了电泳和微流控技术的创新型生物分析工具。该技术整合了微流体学的优势，通过微小尺度的通道、电场和高度灵活的流动控制，实现了对生物分子的高效分离、检测和分析。——技术原理——电泳原理：在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象。电泳微流控芯片技术可以分为两种主要类型：毛细管电泳和芯片上电泳。毛细管电泳利用单根毛细管作为分离通道，而芯片上电泳则将电泳所需的缓冲液、电极等组件集成到一个微流控芯片上，实现设备的微小化和自动化。这种集成化设计使得电泳微流控芯片具有高通量、高效率、低样品消耗和快速分离等优点。电泳微流控芯片的原理主要基于电场驱动下的带电粒子在微尺度流道中的迁移与分离。具体来说，电泳微流控芯片利用微加工技术在芯片上构建微米级的流道，这些流道用于容纳电泳缓冲液。当在芯片两端施加电场时，缓冲液中的带电粒子（如DNA、蛋白质等）会根据其电荷和电场方向发生迁移。不同带电粒子由于其电荷、质量和形状的差异，在电场中的迁移速度会有所不同，从而实现粒子的分离。——应用领域——电泳微流控芯片的应用领域非常广泛，涵盖了多个重要的科学和工业领域。以下是其主要的应用领域：1、生物医学：在生物医学领域，电泳微流控芯片技术主要用于DNA片段、多肽、蛋白质等生物分子的分离和分析。它被认为是后基因时代中最有希望攻克蛋白质研究、基因临床诊断等科学难题的分离分析手段之一。此外，电泳微流控芯片技术也被用于PCR反应，可以大大简化操作步骤，显著提高检测效率。2、新药物合成与筛选：电泳微流控芯片技术在新药研发过程中发挥着重要作用。它可以用于药物分子的分离和筛选，从而加速新药的研发进程。3、食品和商品检验：电泳微流控芯片技术可以用于食品中添加剂、污染物等的检测和分析，确保食品的安全和合规性。同时，它也可以用于商品的质量控制和检验。4、环境监测：在环境监测领域，电泳微流控芯片技术可用于水、土壤、空气等环境样本中有害物质的检测和分析，为环境保护和污染治理提供科学依据。5、刑事科学：电泳微流控芯片在法医学中具有重要的应用，特别是在DNA分离、检测和分析方面，对于个体身份的鉴定和犯罪现场的物证分析具有重要意义。6、其他科学领域：此外，电泳微流控芯片技术还广泛应用于军事科学、航天科学等其他重要科学领域，为这些领域的研究和发展提供了强大的技术支持。——优势——1、高分辨率和快速分离：微流控芯片中的通道尺寸小，因此具有较高的分辨率和更快的分离速度。这使得它能够在短时间内准确地分离和识别出各种生物分子，如DNA、蛋白质等。2、低样品和试剂消耗：由于微流控芯片中的流体通道尺寸微小，所需的样品和试剂量大大减少。这既降低了分析成本，也减少了生物样本的浪费，对于珍贵的生物样本尤其重要。3、高通量分析能力：微流控芯片可以并行处理多个样品，实现高通量分析。这大大提高了分析效率，使得在短时间内能够处理更多的样本，适用于大规模的生物分子分析任务。4、易于集成和自动化：电泳微流控芯片可以与其他技术（如质谱联用）实现联合分析，进一步提高分析的准确性和灵敏度。此外，微流控芯片技术易于实现自动化，减少了人为操作的误差，提高了分析的准确性和可靠性。5、微型化和便携性：电泳微流控芯片采用微型化设计，使得整个分析系统更加紧凑和便携。这使得它可以在现场进行实时分析，无需复杂的实验室设备，为现场检测和即时分析提供了便利。保利微芯公司简介保利微芯科技有限公司隶属中国保利集团公司，由保利置业集团有限公司投资，设计研发微流控生物芯片,公司具备技术先进的微流控生物芯片设计制造能力，已形成创新性的、技术领先的微流控芯片整体解决方案。可以承接国内外芯片设计、应用公司的微流控芯片生产订单，为即时诊断（POCT）、基因测序、环境保护、食品安全和科学研究等应用领域的客户提供有核心竞争力的高性价比芯片产品。

香港特别行政区 食品安全中心 　　PCR核酸诊断技术虽经典 　　但难以满足现今检验检疫需求 　　现今的流感病毒检测，主要还是依赖基于PCR原理的核酸检测方法，是目前为止使用最广泛的快速有效的诊断方法，也在突发传染病应急工作中发挥巨大的作用。 　　目前广泛运用的PCR实时检测技术(real-time，RT-PCR)是基于PCR检测流程中引物和探针对流感病毒的特异基因进行识别与扩增，对流感病毒进行检测及分析的诊断方法。 　　尽管RT-PCR检测已经是现今适用范围最广，速度最快的检测方法，但其仍然不能满足社会要求。这是因为RT-PCR的实验操作过程繁复，除了需要提取样品的RNA/DNA，还需要经过数小时的基因扩增才能满足结果的可靠性。 　　不得不承认的是，PCR实时检测技术已经比以往的检测方法快速很多，但是即使整个检测过程顺畅也需要一天的时间去预处理试验样品和分析检测结果，仍然很难满足现今检验检疫的需求。 　　为什么说RT-PCR检测很难满足现今检验需求? 　　对于流感病毒来说，检测时间越长，传播风险就越大，因为流感病毒可以通过呼吸渠道传播。打个比方，如果100只食用鸡要从深圳运往香港，在关口需要进行检疫，如果抽30个样，而由抽样到诊断结果与分析的过程至少要至下午甚至第二天早上，在这段接近一天的检疫过程中，已经足够让流感病毒在检疫动物群中散播。 　　 基于PCR的检测需要花很多时间在扩增上 　　现今检测方法中，影响时间的最重要因素最主要是量，量不仅影响检测下限(detection limit/LOD)，而且还会增加检测所需的时间。 　　随着外界对样品检测结果的精度要求及检测效率的提高，业界和科学家们渐渐的把检测方案的技术创新转向微流控设备上，旨在利用微流体的高效技术在缩短检测时间的同时，还能提高检测的准确性和敏感性。 　　微流控芯片技术的特点&mdash &mdash 微量、高效、节省 　　微流控技术在各方面都体现了其&ldquo 微&rdquo 的特性，微流控技术的应用平台通常被设计成小型芯片，既含盖微流体操作系统又满足实验结果的分析功能。 　　 微流控芯片 (MIT) 计算机芯片 (nipic) 　　50年前，微电子技术创造了信息科学的革命性发展，而芯片实验室将在不久的未来，对科学的技术与分析以及相关应用产生至关重要的作用，或将成为人类社会里程碑性的革新。 　　我们知道，计算机芯片微化了计算程序，而芯片实验室将使实验室微型化。 　　例如在生物医学领域，它不仅可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到皮升甚至纳升级，而且能够极速提高分析速度并同时降低成本 在合成化学领域，它可以使本需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，可以在一块小至几平方厘米的芯片上花很少量样品和试剂并在很短的时间完成大量实验 在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪器变成平方厘米尺寸规模的分析仪，将大大节约资源和能源。 　　总而言之，由于芯片实验室排污很少，所以被称作是一种&ldquo 绿色&rdquo 技术。 　　近年来，香港政府极力推动生物科学在香港本土的发展。作为中国大陆与国外的特殊枢纽，香港有着无与伦比的优势，再加上香港本土的几所出色大学，尤其香港大学、香港科技大学，中文大学在生物科技上的优异成果与在内地交流上的不断推动，使得生物科技产业在香港不断壮大，所以香港科学院也专门地设立了生物技术中心保证生物科技在香港的可持续发展。 　　香港本土研究性的生物科技企业SBT(Sanwa BioTech)是香港是香港生物科技创新发展的成功模范。自2012年建立以来，其与德国研究机构和香港本土纳米研究院亲密合作，自主研发出微流控芯片实验室快速检测平台，其吸引诊断市场的亮点在于&ldquo 能在15分钟内利用一滴血液样品检测多种流感病毒&rdquo 。 　　其芯片基于免疫分析(immunoassay)原理，利用抗原、抗体以及荧光标靶作为主要根据，既可保证准确性亦易于分析。美国早前已有类似设备生产，但基于仪器设备仍维持庞大阵型，难于携带，不能很好解决实验室流动性差等问题，而SBT不仅在技术上满足的检测要求，并且将其设备设计为可携带的小型检测仪，还配备云端数据储备与分析功能，既能在实验室工作，也能在流动检疫站及外郊农场工作。另外，这项来自SBT的独家检测平台已申请专利，并在香港科学院成果完成公众路演，并希望将来能设计得更轻便更精简。 　　SBT在微流控芯片技术上的愿景 　　SBT的2015年计划是在公共机构中试验更多不同种类的病毒检测，如检疫站的猪、禽病毒检测，动物协会的猫、狗等宠物的日常健康检测以及食品安全检测等，并致力于为人类检测作准备。SBT目前的骄人成绩得到香港相关部门的赞许和支持，并希望可顺利投入使用，提高检疫效率。 　　 抽血化验需要十几毫升甚至更多的血样 取血针化验只需一滴血样即可 　　在生物技术发展日益壮大的今天，我们希望利用此项微流控芯片实验室快速检测平台，在未来流感爆发时不用在机场再滞留数小时甚至数天的隔离。戳一下手指，在等待的15分钟间，喝上一杯咖啡，即可得出多项检测结果，高效率地排除非流感的高温乘客，减少交叉感染与人传人的风险。

2022年12月24日，中国科学院深圳先进技术研究院杨慧课题组的最新研究成果发表在生物医学工程领域TOP期刊Materials Today Bio上。研究团队研发了一种微流控芯片技术，实现了细胞的工程化改造，并显著提高了细胞外囊泡的分泌量。深圳先进院客座博士生郝锐、博士生胡师为该论文的共同第一作者，杨慧为通讯作者，厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郭航教授为文章的共同通讯作者。2013年，诺贝尔生理学或医学奖颁发给发现“细胞的囊泡运输调控机制”的三位科学家。囊泡运输构建了人体生理学和病理学过程中的“智慧物流运输系统”，负责细胞间的物质递送和信息通讯。因此，细胞外囊泡被视为重要的生物标志物和天然的运载工具，在智能药物递送、重大疾病精准诊疗等领域展现了巨大的应用潜力。然而在常规培养条件下，供体细胞往往存在分泌效率有限、外囊泡产量低等技术问题，极大的限制了细胞外囊泡的实际应用。为了提高细胞外囊泡的分泌量，常用的技术手段包括分子调控、乙醇处理、pH调节等生化策略，因依赖于生化试剂添加物，易改变细胞生理状态而影响外囊泡的功能性和安全性。为应对这一挑战，杨慧团队提出一种名为“种子SEED芯片 (Small Extracellular vEsicles Developer)”的微流控编辑平台，能够高通量且无损伤的刺激细胞，提高细胞外囊泡的分泌量。“种子SEED芯片”由于借助了微流控芯片技术可在微观尺度精确操控流体的特点，该尺度相当于百分之一的头发丝直径，可以将物理场作用定位到细胞尺度，实现对细胞的高通量且高精度的操控。芯片内部引入“鱼骨型”微结构阵列，机械挤压刺激细胞，增强细胞外囊泡的分泌量，针对不同来源的细胞可实现微结构的特异性开发。研究中采用骨髓来源间充质干细胞作为应用对象，该技术成功使干细胞外囊泡的产量提高了数倍。上述干细胞外囊泡在生物医学研究及临床应用中具有重大潜力，但干细胞有限的扩增能力，极大限制了其分泌外囊泡的数量，为实际应用提出了挑战。此项工作成功构建了大规模生产细胞外囊泡的新范式，并以角膜损伤模型为例，验证了此方法生产的干细胞外囊泡能够显著促进组织修复。未来，基于微流控芯片技术增强细胞外囊泡分泌量的新策略有望发展成为一种平台型工具，并与胞内递送研究相结合，提高细胞外囊泡产量的同时，将具有临床治疗作用的外源物质装载到外囊泡中，为外囊泡装载研究以及精准治疗应用提供新的技术支持。