易启胜配资垦拓芯发现 | 从传统检测到便携式，体验"掌上实验室"生态_微流_技术_芯片

易启胜配资来源：配资炒股股网站：哈福配资日期：2025-08-08 09:07:56 查看：146

伴随着微机电加工系统技术的发展，电子计算机已由当年的“庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。

从"庞然大物"到"掌上明珠"，电子计算机的演变见证了微机电加工技术的飞跃发展。如今，微流控芯片（Lab-on-a-Chip）技术的推出，正掀起同样的微型革命。这项突破性技术能在微纳米尺度上精准操控流体，将传统实验室的采样、稀释、反应、检测等复杂流程集成到一张卡片式芯片上。通过多种单元技术的灵活组合与规模集成，微流控芯片实现了"掌上实验室"的愿景。

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那么，这块小而薄的芯片，究竟如何高效完成复杂的检测任务呢？

① PCR

微流控芯片技术与PCR结合可以在短时间内完成扩增，不仅可有效缩小反应体系，极大提高检测灵敏度，而且反应所需时间短，轻便易携带，已经成为医学检测领域备受重视的技术。如图所示，一种灵活的交替拉推式主动数字化(μAPPAD)微流控技术，使基于微孔的dPCR样品数字化效率接近100%。

该技术利用气动阀门周期性地操纵芯片内的气压, 极大地促进了真空驱动的溶液分割到微孔中，从而有效地实现小体积溶液的数字化，显著降低体积变化。目前微流控PCR芯片正在向着结构简单化、功能集成化和一次性的方向发展，很多可以完成完整的生物样本分离分析的装置已经被广泛应用。

应用于聚合酶链式反应(PCR)的微流控芯片示意图

② 病原体

基于微流控技术的病原体检测在临床医学、食品工业和环境监测显现出准确度高、耗时短等优点。如图所示，展示了一款基于微流控生物芯片的下一代病原微生物诊断技术。

微流控系统构成无细胞诊断工具，可与其他技术集成、跟踪和监测病原体。微流体系统快速检测技术，不需要专家操作人员。基于这些优点，其在临床检测感染性病原体中有很大的应用价值。

用于诊断传染性病原体的微流控智能设备

③ 皮肤

皮肤作为人体最大的组织器官，也是人体免疫的第一道防线, 维持着人体内环境的稳态并且抵抗着外界的细菌感染，汗液作为最常见的生物标志物也可用来检测多项生命体征。随着复杂材料的发展，柔性可穿戴设备可通过附着于皮肤，分析生物体液来实时监测人体各项指标。

下图展示的是一款附着于皮肤进行检测的柔性微流控设备，使用柔性微流体、结构化黏接表面和受控机械屈曲的实验和理论方法，以实现具有高模量、刚性、最先进功能元件组件的超低模量、高延展性系统。

附着于皮肤进行检测的柔性微流控设备示意图

④ 肿瘤癌症外泌体

肿瘤来源的外泌体(exosomes)在肿瘤微环境的胞间通讯中发挥着特殊作用，它们在体液中含量稳定且能够灵敏地反映出肿瘤的实际状态，被认为是“液体活检”技术中极具潜力的肿瘤标志物。

外泌体研究中面临的首要困难是如何从复杂的生物样品中分离出这些微小囊泡. 超速离心法是外泌体浓缩的经典方法，但步骤冗杂、仪器昂贵, 且回收率较低。

如图所示，将多种纳米颗粒组装在微流体甬道中用于实体肿瘤体内核磁成像，可以实现有效的实体肿瘤在0.5h内成像，并可维持至少16h，供患者测量后在多个时间点进行治疗，不需要重复做临床核磁来观测整个肿瘤情况，相比之下更为便捷，且成像非常清晰，帮助外科医生确定肿瘤大小并做出准确的决定。

Schematic of the synthesis of PLGA core/DSPE-PEG2k-DOTA-Gd shell NPs in a microfluidic chip and their application for MRI of the solid tumor

⑤ 组织工程（器官芯片）

材料科学和微流控技术的发展，推动了体外细胞组织器官的构建，从而也加快了高效诊断以及治疗技术的进步。如下图，一种用于超快速富集滋养细胞的装置，以进行无创产前检查新型惯性微流控芯片(Ce-lutriateChip), 用于从孕妇全血样本中快速、无标记富集循环滋养细胞(CTBs)。芯片采集的CTBs可在单细胞水平分离，用于下游免疫荧光染色和基因分型。

通过对罕见的CTBs进行测序，可以准确地检测出HBB基因的单碱基变异。这种简单、无抗体和低成本的方法有望获得用于产前检测各种遗传疾病的罕见CTBs。类器官以及组织芯片的发展目前已经取得了较大的技术突破。

用于超快速富集滋养细胞以进行无创产前检查

⑥ 药物分析

微流控芯片技术在药物递送、药物筛选方式上提供了新的可能, 如结合微针达到无痛缓控透皮给药。

如下图，一种可在连续的微室中使用精确的化学梯度来执行微生物适应性实验室进化(ALE)的微流控芯片, 其是在基础和应用环境中研究进化的关键工具。该微流控装置可以利用定义的微环境条件来生成数据, 以更好地理解影响抗生素耐药性机制的参数, 从而增强突变的发生。

应用于抗生素耐药性机制研究示意图

随着生命科学、精准医疗等领域的快速发展，微流控芯片技术正迎来前所未有的机遇。垦拓预见，在产业升级、居家检测需求与技术迭代的多重驱动下，该技术将向更高精度、更强定制化的方向突破，为科研与产业创新提供关键支撑。

展望未来，垦拓诚邀如医疗诊断、药物研发、科研实验室、工业在线分析、环境/食品安全等各行业合作伙伴，共同探索微流控芯片在实验室微型化与高效化中的创新应用。通过跨领域协同攻关，助力该项技术从专业实验室走向更广阔的市场舞台。

垦拓微流控芯片加工案例

关于垦拓

作为国内微流体控制技术的领军者，垦拓（2010年创立）已拥有550余名全球雇员和28,000㎡研发办公运营基地，旗下4家子公司已形成生态化产业链布局。其中，子公司微特模塑依托资深工程团队，在精密模具注塑领域掌握了一系列核心技术，具备超强的DFMEA（设计失效模式及后果分析）能力、模具设计、模流分析技术以及反变形处理能力。

截至目前，微特模塑已通过ISO9001、ISO13485等多项国际权威质量管理体系认证，具备PMMA、COC等十余种微流控材料的规模化生产能力。依托先进的自动化生产管理系统，我们实现了从原材料到成品的全流程精准管控，确保每一环节的高效运转与卓越品质。从项目概念开发到批量生产，垦拓始终致力于为客户提供一站式、全周期的专业解决方案。

发布于：广东省

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