微流控芯片檢測技術(shù)

　　微流控芯片檢測器的性能要求檢測是微流控芯片里相對特殊的一一個操作單元，它的基本功能是用于捕捉并放大微流控芯片某一部分產(chǎn)生的信號。與傳統(tǒng)的儀器分析系統(tǒng)相比，微流控芯片分析系統(tǒng)對檢測器有一些特殊的要求：

　　1.更高的靈敏度和信噪比

　　在微流控芯片分析過程中，被檢測物質(zhì)的進(jìn)樣體積小，檢測區(qū)域也非常小，因此要求檢測器具有更高的靈敏度和信噪比。

　　2.更快的響應(yīng)速度

　　由于芯片通道一般較短 ，很多微反應(yīng)與微混合會在很短時間內(nèi)完成，因此要求檢測器有很快的響應(yīng)速度。

　　3.特殊的結(jié)構(gòu)

　　考慮到檢測器要與芯片的微通道尺度相匹配，并使得總體分析系統(tǒng)微型化，微流控芯片檢測器還應(yīng)該具備特殊的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)于芯片耦合，達(dá)到集成化要求。

　　4.體積小成本低

　　微流控檢測器的功能與分類：

　　微流控芯片檢測器一般按其檢測原理進(jìn)行分類?；诓煌臋z測原理大致可以分為光學(xué)檢測器、電化學(xué)檢測器、質(zhì)譜檢測器、核磁共振檢測器等。其中光學(xué)檢測器是通過檢測光的各種參量來確定生化樣品的各項指標(biāo)，它在微流控芯片的信號檢測系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。

　　光譜儀（ Spectroscope）是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成 ，利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。陽光中的七色光是肉眼能分的部分（可見光） ，但若通過光譜儀將陽光分解，按波長排列，可見光只占光譜中很小的范圍，其余都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過光譜儀對光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測知物品中含有何種元素。

　　電化學(xué)檢測器：

　　以測量某-化學(xué)體系或試樣的電響應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的一類分析方法。它把測定的對象構(gòu)成-一個化學(xué)電池的組成部分， 通過測量電池的某些物理量，如電位、電流、電導(dǎo)或電量等，求得物質(zhì)的含量或測定某些電化學(xué)性質(zhì)。

　　微流控芯片是否有前景

　　微流控芯片最初只是作為納米技術(shù)革命的一個補充，在經(jīng)歷了大肆宣傳及冷落的不同時期后，最終卻實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。微流控芯片最初在美國被稱為“芯片實驗室”，在歐洲被稱為“微整合分析芯片”，隨著材料科學(xué)、微納米加工技術(shù)和微電子學(xué)所取得的突破性進(jìn)展，微流控芯片也得到了迅速發(fā)展，但還是遠(yuǎn)不及“摩爾定律“所預(yù)測的半導(dǎo)體發(fā)展速度。

　　原則上，微流控芯片可以用于各個分析領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)、新藥物的合成與篩選、以及食品和商品檢驗、環(huán)境監(jiān)測、刑事科學(xué)、軍事科學(xué)和航天科學(xué)等其他重要應(yīng)用領(lǐng)域，其中生物分析是熱點。目前其應(yīng)用主要集中在核酸分離和定量、DNA測序、基因突變和基因差異表達(dá)分析等。

　　另外，蛋白質(zhì)的篩分在微流控芯片中也已有報道針對病原微生物基因組的特征性片段、染色體DNA的序列多態(tài)型？基因變異的位點及特征等，設(shè)計和選擇合適的核酸探針，經(jīng)PCR擴增后檢測，就能獲得病原微生物種屬、亞型、毒力、抗藥、致病、同源性、多態(tài)型、變異和表達(dá)等信息，為疾病的診斷和治療提供一個很好的切入點。

　　國際上公認(rèn)的PCR產(chǎn)物檢測共有五種方法，按其靈敏度高低順序排列為：毛細(xì)管電泳法、固相雜交法、液相雜交法、高壓液相雜交法和凝膠電泳法（不推薦臨床）。微流控芯片CE以毛細(xì)管電泳為該芯片主體，無需進(jìn)行探針雜交，受檢樣品的信號獲得率接近百分之百。微流控芯片CE可檢測15~7500bp范圍的PCR產(chǎn)物，分辨率可20bp，樣品微量化使擴散進(jìn)一步減少，分離效果極好，每孔可供多個不同的PCR產(chǎn)物作同時分析。

　　我國在微流控分析方面的研究雖然起步較國外晚了四到五年，但在多個相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域都具有足夠的積累與優(yōu)勢，我國具有世界上最大的微流控芯片市場，用中國的芯片產(chǎn)品占領(lǐng)這一市場是我國科學(xué)家責(zé)無旁貸的使命。多名微流控領(lǐng)域的專家也將參加在上海舉辦的先進(jìn)體外診斷技術(shù)峰會，共同對微流控的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，對我國的微流控芯片研究領(lǐng)域進(jìn)行更多的解讀。相信經(jīng)過不懈的努力，微流控芯片蓬勃的發(fā)展在我國很快將會到來。

　　微流控芯片發(fā)展趨勢

　　1、基于液滴微流控的超高通量篩選技術(shù)將對新藥研發(fā)、生物工程酶的改進(jìn)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究起到關(guān)鍵的推進(jìn)作用;

　　2、微流控芯片將成為單細(xì)胞分析的核心工具，促進(jìn)單細(xì)胞基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)的發(fā)展，從單細(xì)胞層次揭示新的分子機制、信號傳導(dǎo)和代謝通路;

　　3、以數(shù)字PCR芯片和循環(huán)腫瘤細(xì)胞CTC捕獲芯片為代表的新型“液體活檢”診斷工具，將可能突破當(dāng)前癌癥早期診斷和術(shù)后療效評估存在的技術(shù)瓶頸，成為新的癌癥診斷標(biāo)準(zhǔn);

　　4、器官芯片和人體芯片技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，可能在芯片上構(gòu)建用于藥物研究的仿生人體，從而顯著降低當(dāng)前新藥研究成本和研發(fā)周期;

　　5、微流控芯片將在即時檢驗中扮演著越來越關(guān)鍵的作用，在傳染病檢測、環(huán)境監(jiān)察、食品安全檢測、農(nóng)殘檢測、家用醫(yī)療儀器等方面具有強大的市場前景。