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PCR前沿技术导读1--微流控芯片技术的发展及应用

时间:2020.06.29

微流控(Microfluidics),是一种精确控制和操控微尺度流体,尤其特指亚微米结构的技术,又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技术,具有小体积、高通量、操作简单,反应速度快、单测试成本低等优势。2016年7月国家国务院印发的《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出“体外诊断产品要突破微流控芯片、单分子检测等关键技术,开发全自动核酸检测系统等重大产品,充分说明该技术在生物医学分析这一热点领域中的重要意义。


微流控芯片技术一般采用石英、玻璃、单晶硅片及PDMS、PMMA等有机聚合物为材料,以激光烧蚀、注塑、模塑、热压、软刻等方法制作而成,其流体通道、反应或检测腔室、过滤器、传感器等微结构单元可精确至微米级。


微流控芯片在体外分子诊断产品中应用


微流控芯片常见的流体驱动技术包括机械力驱动(气动微泵、离心力驱动、压电微泵)及非机械力驱动(电渗驱动、热气驱动、光学捕获驱动),并采用电渗控制及微阀控制进行微流体控制,其反应结果通过荧光、质谱、电化学等方法进行检测。


离心力方式驱动及检测(图片来自博奥生物)


全集成系统是现今微流控芯片在分子诊断中的研究方向。即将样本处理(细菌培养等)、核酸提取、荧光检测集成于同一系统内,实际操作中只需加入样本即可得出结果,无需后面繁杂的操作步骤。


磁珠法核酸提取及荧光检测全集成芯片的研究



除了体外诊断产品外,微流控芯片技术在第三代PCR技术数字PCR领域也取得了较好的进展。微流控芯片技术与微滴技术一起成为数字PCR仪产品的两种不同解决方案,具有各自独特的优势及应用场景。


       

微滴式数字PCRBio-Rad QX200


     

微流控芯片式数字PCRBioDigital