微流控芯片在生物學(xué)有何應(yīng)用?微流控芯片微液滴、檢測技術(shù)介紹

一、微流控芯片相關(guān)技術(shù)
1、微液滴技術(shù)
微液滴操控包括微液滴生成和微液滴驅(qū)動，按生成方式可以將操控微液滴的方法分為兩大類。一類是被動法，即通過對微通道結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計使液流局部產(chǎn)生速度梯度來對微液滴進行操控，主要為多相流法問。該法的主要特點是可以快速批量生成微液滴;另一類是主動法，即通過電場力、熱能量等外力使液流局部產(chǎn)生能量梯度來對微液滴進行操控，主要包括電潤濕法口、介電電泳法和熱毛細管法。該法的主要特點是可以對單個微液滴的操控。與傳統(tǒng)連續(xù)流系統(tǒng)相比川，離散化微液滴系統(tǒng)有一系列潛在優(yōu)勢，如消耗樣品和試劑量更少，混合速度更快，不易造成交叉污染，易于操控等。
2、檢測技術(shù)
分離物的高靈敏度檢測對于微流控芯片有著重要意義。目前，微流控芯片的檢測方法大體上可以分為3類：光學(xué)檢測、電化學(xué)檢測及質(zhì)譜學(xué)檢測。
紫外吸收檢測法是-種常規(guī)光學(xué)檢測法，相應(yīng)的檢測器已經(jīng)趨于成熟，但由于芯片的通道小、靈敏度不高，因此該方法已經(jīng)不能夠滿足對低濃度和極微量樣品分析的要求。激光誘導(dǎo)熒光檢測是所有熒光檢測中靈敏度最高的一種方法。多數(shù)情況下其檢測下限可達10*10-10~12molL，所以該方法得到了廣泛的應(yīng)用。
電化學(xué)檢測有安培法、電導(dǎo)法和電位法3種基本模式，其中安培法是應(yīng)用最普遍的一種方法。其基本原理是：測量化合物在電極表面受到氧化或還原反應(yīng)時，會失去或得到電子，產(chǎn)生與分析物濃度成正比的電極電流，通過測量微通道中的電流即可得到溶液濃度的變化情況。電化學(xué)檢測的靈敏度可以與熒光檢測相媲美，同時，因為微電極可以加工到芯片。上，因此更適合于微芯片的檢測。質(zhì)譜檢測14的原理是根據(jù)分子質(zhì)荷比的不同而達到檢測的目的。其最大優(yōu)點是能夠提供分子空間結(jié)構(gòu)信息，因此在生物大分子(如蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)研究方面具有獨到之處。但因為質(zhì)譜檢測系統(tǒng)本身比芯片還要大，所以也很難實現(xiàn)整個系統(tǒng)的微型化。單一的檢測方法將很難完成全部檢測任務(wù)，因此應(yīng)對多種檢測方法的聯(lián)合使用及新的檢測方法進行研究。
二、微流控芯片在細胞生物學(xué)中的應(yīng)用
隨著微流控芯片的不斷發(fā)展，微流控分析芯片技術(shù)正不斷地向細胞組學(xué)的研究領(lǐng)域進行滲透。微流控芯片在細胞生物學(xué)中的應(yīng)用主要包括細胞的培養(yǎng)、細胞的分離與操縱，細胞組分分析以及細胞全分析系統(tǒng)。
如，Carlson等報道了用靜水壓力驅(qū)動的方法對血液樣本中的細胞進行分離。由于紅細胞的體積遠小于白細胞，且粘性小，所以紅細胞以較快的速度通過微流路網(wǎng)絡(luò)。細胞全分析系統(tǒng)，指將細胞的三維培養(yǎng)、細胞刺激、細胞分離、溶胞以及細胞組分分離和分析集為一體的微流控系統(tǒng)。這個系統(tǒng)不僅可快速分析細胞，而且可重復(fù)利用。
微流控芯片分析系統(tǒng)通過在微米通道與結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)微型化，在分析性能上帶來了巨大的優(yōu)點：
1)縮短反應(yīng)時間，提高分析效率，許多分析過程可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成;
2)節(jié)約試劑和樣本，微流控分析的試樣與試劑消耗已降低至數(shù)微升水平，并且隨著技術(shù)水平的提高，還有可能進一步減少;
3)易于集成化、便攜化，操作簡便，更易實現(xiàn)自動化。

審核編輯 黃宇