微流控芯片PPT课件.ppt

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1、微流控芯片微流控芯片实验室把各种基本操作单元(细胞培养、分选、裂解,样品制备、反应、分离、检测等)集成到一块几平方厘米的芯片上;由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统;取代常规生物或化学实验室的各种功能。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和规模集成。微流控芯片实验室(lab-on-a-chip)又称微全分析系统(micrototalanalyticalsystem,μTAS)或微流控芯片(microfluidicchips)，原型是20世纪90年代初开展的芯片毛细管电泳，是21世纪最为

2、重要的前沿技术之一采用微电子工业和半导体制造业中的一些精细加工工艺，在硅片、玻片和塑料等表面经过必要的化学处理后，加工出微细（微米尺寸）结构，制作成一块几平方厘米的芯片，化学或者生物化学的实验过程可微缩到该芯片上进行，用于生物样品分离、反应、分析，是一种新型的生物芯片。样品用量极微少，分析速度很快，得到的信息量可以比常规实验室多几个数量级，它不仅可用于分析，生化反应，而且还可用于细胞培养，在临床诊断，药物筛选和生命科学的其他领域都有广泛应用。微流控分析芯片实验室的结构特点芯片实验室由进样系统、样品过滤和抽提机械、流体系统、阀

3、系统、电泳等分离系统以及检测系统等部分组成，大体可分为三个部分：不同功能的微流控芯片、芯片微流体运行控制装置及信号采集的控制与检测装置。提高分辨率--梯度洗脱技术1.0%MCwithoutEtBr0.3%MCwithEtBrdetectionBufferSampleSamplewasteAnalysisSeparationofx174-HaeⅢDigest1-3min/12samplesMulti-channelmicrochipelectrophoresis1-3minMicrochipelectrophoresisde

4、tectionHighvoltagebuffersamplecapillary10-30minCapillaryelectrophoresisseparationbuffer1-3ｈGelelectrophoresisConnectormadeforPCRapplication,thecompletePCRisdoneinthechipandconnector:微流控芯片与微阵列芯片有显著的不同，它主要依托分析化学和生物学，芯片的构造为微管道网络结构，通过微管道中的流体控制来实现分离和分析的目的，一张芯片可重复使用数十至数千

5、次；而微阵列芯片主要依托生物学，通过生物分子之间的杂交实现检测的目的，一张芯片一般只使用一次。微流控芯片的制作加工技术起源于微电子工业微机电加工技术，即集成电路芯片制作的光刻和蚀刻技术，微管道宽度和深度为微米级，比集成电路芯片的大，但加工精度要求则相对较低。基片材料应具有良好的电绝缘性、散热性、光学性能和可修饰性，可产生电渗流，能固载生物大分子，对检测信号干扰小或无干扰；与芯片实验室的工作介质之间要有良好的化学和生物相容性，不发生反应。基片材料从硅片发展到玻璃，石英，有机聚合物等。微米尺寸结构，要求在制备过程中必须对环境进行

6、严格认真的控制，包括空气湿度，空气温度，空气及制备过程中所使用的各种介质中的颗粒密度，要求在洁净室中完成。微流控芯片的基本加工光刻和蚀刻技术，用光胶、掩膜、和紫外光进行微制造，由薄膜沉积，光刻和蚀刻三个工序组成。光刻前首先要在基片表面覆盖一层薄膜，薄膜的厚度为数埃到几十微米，称为薄膜沉积。然后在薄膜表面用甩胶机均匀地覆盖上一层光胶，将掩膜上微流控芯片设计图案通过曝光成像的原理转移到光胶层的工艺过程称为光刻。光刻的质量则取决于光抗蚀剂（有正负之分）和光刻掩膜版的质量。掩膜的基本功能是基片受到光束照射（如紫外光）时，在图形区和非

7、图形区产生不同的光吸收和透过能力。微流控芯片制备热压法：将聚合物载体调至与模具相对应的位置后，移入加热装置中，温度升高是聚合物发生玻璃化，随之在两者之间施压，降温，撤压，脱模操作，微通道结构便呈现在载体上，接着进行盖片与载体的封接蚀刻是在光刻过的基片上可通过湿刻（wetetching）和干刻（dryetching）等方法将阻挡层上的平面二维图形加工成具有一定深度的立体结构。选用适当的蚀刻剂，使它对光胶、薄膜和基片材料的腐蚀速度不同，可以在薄膜或基片上产生所需的微结构。复杂的微结构可通过多次重复薄膜沉积－光刻－蚀刻这三个工序来

8、完成。微流控基片通过预处理，涂胶，前烘，曝光，显影及坚膜，去胶等步骤后，材料上呈现所需要的图形，即通道网络。盖板与微流控芯片基片的封接基片和盖板封接后形成封闭的小池，可用来储存试剂或安装电极。试剂必须要通过芯片上的小孔才能进入通道网络，所以通过微加工技术所制得的具有不同结构和功能单元的微流