方案背景介紹

                           常規的生物實驗室、化學實驗室、物理實驗室以及醫學實驗室等,雖然它們的功能不盡相同,但有一點是一樣的,就是無論多么簡單的實驗室,至少需要一個房間的空間,用來擺放儀器設備。而微流控芯片實驗室(又稱為芯片實驗室(Lab-on-a-chip)或微流控芯片(Micro-fluidics))從傳統意義上看確實是一種非常特殊的實驗室,它只有幾平方厘米這么大,卻能完成通常需要整個實驗室才能完成的工作,就好像有神奇的魔力把實驗室里不同的單元操作同時變小,并互相聯系起來一樣。

                    傳統實驗室轉換為微流控芯片實驗室 示意圖

                    傳統實驗室轉換為微流控芯片實驗室 示意圖

                           微流控芯片的基本特點是多種單元技術在微小平臺上的靈活組合和規模集成,目前一個重要的趨勢是:集成的單元部件越來越多,且集成的規模越來越大。所涉及到的部件包括:和進樣及樣品處理有關的透析、膜、固相萃取、凈化;用于流體控制的微閥、微泵;當然還包括微混合器、微反應器、微分離器和微檢測器等。這樣一種高度集成的微流控芯片平臺,具備物料耗量低,運行時間短,價格低廉,使用安全,通量高,污染小等特點,形成了微技術領域的一種固有優勢。

                    微流控芯片實驗室的特點

                    把各種基本操作單元(細胞培養、分選、裂解、樣品制備、反應、分離、檢測等)集成到一個只有幾平方厘米的芯片上;

                    由微通道形成網絡,以可控流體貫穿整個系統;

                    取代常規生物或化學等實驗室的各種功能;

                    其基本特征和最大優勢是多種單元技術在微小平臺上的靈活組合和規模集成。如下圖所示:微流控實驗室

                     據權威數據統計,目前全世界已至少有30多個重要實驗室(如MIT、Stanford大學、加州大學、美國橡樹嶺國家實驗室等)在從事這一領域的開發和研究。

                    中國在UTAS領域的研究狀況

                    中國于2001年啟動了十五大重大項目--微流控生物分析系統基礎研究,已經于2006年結題;

                    為實現2008科技奧運,科技部于2002年啟動了興奮劑微流體生物芯片工程;

                    2007年,啟動973計劃--微流控學在化學和生物醫學中的應用基礎研究。

                    微流控芯片實驗室是微納米技術的重要組成部分,也是系統生物學研究的主要技術平臺之一,有廣泛重大的應用前景,目前在中國尚未真正產業化。

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