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盤點(diǎn)微流控技術(shù)在實(shí)驗(yàn)革新中的應(yīng)用

MEMS ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-08-20 11:44 ? 次閱讀

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,過去十年,微流控技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入“尋常百姓家”。即插即用式裝置和特定應(yīng)用設(shè)置的商業(yè)可用性,得以將這項(xiàng)革新性技術(shù)交付給非專家用戶,支持他們拓展食品、化妝品和藥物傳輸領(lǐng)域的研究。

對乳膠微滴、納米粒和脂質(zhì)體尺寸的微調(diào)能力,與傳統(tǒng)批量生產(chǎn)技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢,甚至可以實(shí)現(xiàn)以前無法實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)過程。此外,通過并行操作多張微流控芯片來增加產(chǎn)量,可以保證在整個(gè)生產(chǎn)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)一致且可預(yù)測的控制。隨著微流控技術(shù)的普及,實(shí)驗(yàn)室也正在尋找更多的應(yīng)用技術(shù),科學(xué)家們想要購買能夠解決應(yīng)用問題的具體解決方案。制造商必須與客戶對話,以對其實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有和長期的潛在需求建立清晰的認(rèn)知。通過與最新的微流控應(yīng)用保持同步,制造商可以確保持續(xù)提供實(shí)驗(yàn)室所需的一切,不管是該領(lǐng)域?qū)<宜璧膯为?dú)組件,還是非專業(yè)用戶所需的現(xiàn)成系統(tǒng)。

為科學(xué)家們提供研究工具

過去,制造商會出售單獨(dú)的微流控組件——芯片、連接器和微泵,并不真正了解客戶的預(yù)期應(yīng)用,但是現(xiàn)在這一局面已經(jīng)發(fā)生了變化。現(xiàn)在,人們對科學(xué)家所做的事情產(chǎn)生更大的興趣,開始了解他們的工作并提供向前邁進(jìn)所需的工具。吸引非微流控專業(yè)的科學(xué)家是該技術(shù)得以廣泛采用的關(guān)鍵,其中一種方法是提供針對特定應(yīng)用定制的即用型系統(tǒng),包含啟動和快速運(yùn)行所需的一切,并且只需要簡單的培訓(xùn)。這種方案使用戶相信,制造商采納了他們的意見,并提供可以解決問題的完整解決方案。而不只是簡單地丟給他們一套組件,讓他們自己想辦法去做。科學(xué)家們不需要了解所有的技術(shù)細(xì)節(jié),只需要知道該系統(tǒng)是否可以完成該項(xiàng)工作。另一方面,有些研究人員對微流控技術(shù)非常熟悉。這些用戶經(jīng)常需要為特定應(yīng)用指定系統(tǒng),或需要一個(gè)能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整的開放平臺,以適應(yīng)不斷變化的應(yīng)用。在這種情形下,定制化套件可以滿足上述需求,將指定的單獨(dú)組件與定制化系統(tǒng)結(jié)合,用于藥物開發(fā)、微粒生成或細(xì)胞包覆封裝等應(yīng)用。

廣泛地應(yīng)用

如今,增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域是將藥物包覆封裝在可生物降解的聚合物中,以緩慢釋放藥物。不同于口服止痛藥的“快速出擊”,這類藥物可以在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)從聚合物中緩慢釋放出來,從而持續(xù)提供較低劑量的藥物。該應(yīng)用需要一個(gè)經(jīng)過設(shè)計(jì)的微泵,能夠非常平滑、精準(zhǔn)地控制流量,確保可重復(fù)產(chǎn)生大小一致的液滴。

最近的一項(xiàng)開發(fā)成果也顯示了藥物傳輸應(yīng)用的潛力,它是一種基于脂質(zhì)體的系統(tǒng)。脂質(zhì)體是由脂質(zhì)雙分子層形成的疏水膜包圍的含水核心,可以負(fù)載疏水或親水分子。脂質(zhì)雙分子層可以與其它雙分子層(如細(xì)胞膜)融合,將脂質(zhì)體內(nèi)容物傳遞至人體內(nèi)的作用部位。雖然制藥行業(yè)是微流控技術(shù)的主要用戶,但是小型生物科技公司和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)也對該技術(shù)產(chǎn)生了興趣。研究人員正在廣泛使用微流控技術(shù)進(jìn)行單細(xì)胞包覆,例如,將探索單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組RNA測序(scRNA-Seq)作為一種工具,可以簡單且穩(wěn)固地獲取數(shù)千個(gè)單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組。前所未有地實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞水平組織的深入了解。

目前,微流控技術(shù)的另一大真正“熱門”的領(lǐng)域是不斷發(fā)展的芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù),輔以器官芯片的概念,旨在用微流控芯片模仿器官功能。除了生物分析應(yīng)用,微流控技術(shù)也與諸多領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)。實(shí)際上,液滴生成的乳液,其粒徑可以實(shí)現(xiàn)從納米粒到微乳再到大液滴。化妝品、食品和染料等產(chǎn)品都是液滴,因此微流控技術(shù)在這些行業(yè)和其它領(lǐng)域均具有巨大潛力。如香奈兒等化妝品公司,正在試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模使用微流控技術(shù)。對他們而言,下一步是將產(chǎn)程放大,以制造更大量的產(chǎn)品,上述目標(biāo)可以通過使用多個(gè)微流控系統(tǒng)并行處理來實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

自20世紀(jì)80年代以來,微流控技術(shù)已經(jīng)走過了漫長的道路。如Dolomite Microfluidics等公司不僅開發(fā)了易于組裝的單個(gè)組件,包括微泵、芯片和傳感器,也開發(fā)了完整的系統(tǒng),使該技術(shù)更容易被廣泛的研究人員、專家和非專業(yè)人士所接受。時(shí)至今日,科學(xué)家們可以花更多的時(shí)間去開發(fā)微流控技術(shù)的新應(yīng)用,而不是專注于技術(shù)的提高。隨著該技術(shù)越來越普及,可延伸的應(yīng)用也將如雨后春筍一般不斷涌現(xiàn)。

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原文標(biāo)題:微流控技術(shù)的轉(zhuǎn)型之路,微革命或?qū)泶笫找?/p>

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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