微流控芯片这种颠覆性的技术终于迎来了发展的黄金期。
新冠疫情防控需求推动了测序、质谱、数字 PCR、微流控芯片等前沿检验技术的研发与应用转化。
其中，微流控芯片是近年来发展起来的一种全新微量分析技术，被评为本世纪最具有发展潜力的新兴检验技术之一。
颠覆性的技术
微流控芯片是一种控制微通道或部件中微流体流动的系统。它依赖于微通道网络连接，而使网络连接顺利运行的关键部件是微泵、微阀、微混合器和各种新型生物电子传感器。通道和组件的尺寸为几十到几百微米。该设备是指将化学和生物领域涉及的基本操作单元集成到几平方厘米的芯片中，通过微通道形成网络，并通过可控流体渗透整个系统的技术，取代传统化学或生物实验室的各种功能。
“微”是指实验仪器设备的微型化（尺寸为数十到数百微米）。“流”是指实验对象属于流体（体积为纳升到阿升）。“控”代表着在微型化设备上对流体的控制、操作和处理。它属于一种底层技术，交织着化学、流体物理、微电子、新材料等多门学科知识。
它可以把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成到一块微米级尺度的芯片上，自动完成分析全过程，且可以多次使用。
微流控技术问世至今有近 30 年历史，其发展迅猛，被称为下一代医疗检验领域“颠覆性技术”。微流控芯片最早可追溯至 1990 年，瑞士的 Manz 和 Widmer 进行电泳分离，开启微流控芯片发展道路。
此后，国外多家公司的研发对于微流控芯片技术逐渐成熟做了很大贡献。中国于 2002 年起开始助力微流控技术的发展。2016-2017 年，中国出台相应的政策，希望大力推进国内微流控芯片的研发进程。
微流控芯片历史沿革（来源：DeepTech）
微流控芯片有哪些材料
微流控芯片起源于MEMS(微机电系统)技术，早期常用的材料是硅和玻璃。近年来高分子聚合物材料己经成为微流控芯片加工的主要材料，它的种类多、价格便宜、绝缘性好、性能指标优，可施加高电场实现快速分离，加工成型方便，易于实现批量化生产。
1.硅
硅具有散热好、强度大、价格适中、纯度高和耐腐蚀等优点。随着微电子的发展，硅材料的加工技术越来越成熟，硅材料首先被用于微流控芯片的制作，因具有良好的光洁度和成熟的加工工艺，可以用于微泵、微阀和模具等器件。但是硅材料也有本身的缺点，例如绝缘性和透光性较差、深度刻蚀困难、硅基片的粘合成功率低等，这些影响了硅的应用。
2.玻璃
如今，玻璃己被广泛用于制作微流控芯片，使用光刻和蚀刻技术可以将微通道网络刻在玻璃材料上，它的优点是有一定的强度、散热性、透光性和绝缘性都比较好，很适合通常的样品分析。
3.高分子聚合物材料
高分子聚合物材料由于成本低、易于加工成型和批量生产等优点，得到了越来越多的关注。用于加工微流控芯片的高分子聚合物材料主要有三大类：热塑性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发型聚合物。
具有巨大的应用前景
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。它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10~9 至 10~18 升，1 立方毫米至 1 立方微米）流体，使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备体积小。从本质上说，微流控提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。
新冠病毒横行之下，实验室超负荷运转、医护人员没日没夜奋战在检测线的新闻屡见不鲜。在此场景下，微流控芯片优势凸显。微流控芯片可将核酸提取、扩增及检测整合在一个芯片上，相较于传统检验方法，其具有集成微型化、多线程自动化、检验快、低消耗、少污染等较多优势，在医疗检验和疾病防控上具有巨大的应用前景。
微流控芯片检测技术优势（来源：DeepTech）
微流控技术应用范围广，如生物医学、新药物合成与筛选、食品检验、环境监测等应用领域。目前主要应用场景集中在生物医学领域，例如生化检验、核酸检测、免疫检验等。
在生化领域，成本低、检测便携的纸层析微流控芯片技术已成功应用于葡萄糖快速检测。血气分析、血糖监测等也是目前微流控芯片常用的场景。
在核酸检测领域，利用微流控技术可以将核酸提取、扩增及检测都集成在同一个芯片上，摆脱繁琐操作以及对专业实验室的依赖，减少了操作人员的负担及污染的可能性，实现了随时随地快速检测的需求。PCR 与微流控芯片的结合突破了传统 PCR 方法反应速度的极限，为医疗检验和疾病防控带来巨大的帮助。
微流控芯片部分应用场景（来源：DeepTech）
未来几年，以微流控芯片、生物芯片为底层驱动的检验技术，将与更多检验方法、检验场景进一步结合。这些底层技术叠加检验方法学引发的检验场景变革将成为检验领域新蓝海市场。
来源：贤集网
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