中國粉體網訊  微流控芯片技術，是指在微米級別的流道中，對微小劑量的流體進行精確操控與各類實驗的先進技術。它宛如一個微觀的生物醫(yī)學實驗室，將生物、化學、醫(yī)學分析過程中的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元，巧妙地集成到一塊僅有幾平方厘米的芯片之上，從而實現了分析全過程的微型化、自動化、集成化以及便攜化。

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玻璃通孔（TGV）技術聚焦于在玻璃基板上打造垂直的微小通孔，并在孔內填充諸如銅、金等金屬，以此達成不同層面間的電氣連接。與目前應用較多的聚合物基微流控芯片相比,玻璃材料因其生物相容性和化學穩(wěn)定性適合于有機環(huán)境,其光學透明度允許對微通道內的流體過程進行實時可視化和分析,同時玻璃微通道和結構的制造具有很高的精度。

在微流控芯片中，TGV技術的應用使得芯片能夠集成更多的功能模塊。玻璃基板上的通孔可用于構建微流體通道，實現不同生物樣品、試劑等流體的精確混合與反應。例如，在藥物篩選微流控芯片中，通過TGV技術形成的微通道網絡，可以將多種不同的藥物和細胞樣本按照預設的比例和順序進行混合，模擬藥物在體內的作用環(huán)境，從而快速、準確地評估藥物的療效和安全性。同時，TGV技術實現的電氣連接，能夠將傳感器、微泵、微閥等多種功能元件集成在芯片上，極大地提高了芯片的集成度。這種高度集成化不僅使得微流控芯片的功能更加強大，還實現了芯片的微型化。小型化的芯片便于攜帶和操作，更適合在基層醫(yī)療、現場檢測等場景中應用，為生物醫(yī)學檢測的普及化提供了可能。

近些年來越來越多學者基于TGV技術研發(fā)不同功能的微控流芯片。Segerink等人設計了一種由玻璃微通道和平面電極對組成的微流控芯片,用于精子濃度的快速測量；Floris等人設計了一種玻璃基的器官實驗室芯片(LOC)用于測定血液中的鋰濃度，在雙相情感障礙患者的治療中具有重要意義；Hirama等人采用濕法腐蝕和噴砂法制作了基于玻璃基底的器官芯片(OOC)器件,并與基于PDMS的器件進行了對比,玻璃OOC產生了穩(wěn)定的介質流動,提高了細胞的粘附性以及抗小分子吸收能力；意大利學者Perrone等人利用CO2激光燒蝕法在石英玻璃上制備了用于測試藥物在血管中滲透性等生物醫(yī)學研究的蛇形微流控芯片。

OCC系統示意圖  來源：HIRAMA.Glass based organ-on-a-chip device for restricting small molecular absorption

國內學者們也一直致力于玻璃微流控芯片的研究。中國科學院上海微系統所用濕法腐蝕和超聲波鉆孔工藝在玻璃襯底上制備了微流控芯片；中國科學技術大學和日本RIKEN中心合作開發(fā)了一種利用飛秒激光脈沖加工八層玻璃微流體通道的方法,該技術在即時診斷、多器官系統建模以及顆�；旌虾头蛛x的復雜研究等方面發(fā)揮作用。

盡管目前TGV技術在應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著材料科學、微納加工技術以及生物醫(yī)學工程等多學科的不斷交叉融合與創(chuàng)新發(fā)展，相信這些問題會逐步得到解決。未來，TGV技術有望在微流控芯片領域實現更多突破，如進一步提高芯片的集成度和性能，拓展其在生物成像、組織工程、細胞治療等更多生物醫(yī)學領域的應用，為人類健康事業(yè)帶來更多福祉。

參考來源:

劉丹.玻璃通孔成型工藝及應用的研究進展

PERRONE.Poten tial of CO2-laser processing of quartz for fast prototyping of microfluidic reactors and templates for 3D cell assembly over large scal

HIRAMA.Glass based organ-on-a-chip device for restricting small molecular absorption

Wang.Multi layered skyscraper microchips fabricated by hybrid “all-in one” femtosecond laser processing

(中國粉體網編輯整理/月明)

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