湖南微流控芯片技術的研究進展

心臟組織微流控芯片（HoC）是一種先進的OoC，它模仿了服用劑型或特定藥物分子后人類心臟的整體生理學。使用該芯片已經(jīng)觀察到一些不良反應。Mathur等人在2015年證明了動物試驗不足以估計測試藥物分子相對于人體的確切藥代動力學和藥效學。為此，微流控芯片技術在心血管疾病研究，心血管相關藥物開發(fā)，心臟毒性分析以及心臟組織再生研究中起著至關重要的作用。Sidorov等人于2016年創(chuàng)建了一個I-wired HoC。他們檢測到心肌收縮，這是通過倒置光學顯微鏡測量的。此外，工程化的3D心臟組織構建體（ECTC）現(xiàn)在能夠在正常和患病條件下復制心臟組織的復雜生理學。圖1C顯示了心臟組織微流控芯片的示意圖，其中上層由心臟上皮細胞組成，下層由心臟內(nèi)皮細胞組成。兩層都被多孔膜隔開。它還包括有助于抽血的真空室。微孔陣列技術實現(xiàn)液滴陣列化，用于數(shù)字 PCR、高通量藥物篩選等場景。湖南微流控芯片技術的研究進展

MEMS多重轉(zhuǎn)印工藝實現(xiàn)硬質(zhì)塑料芯片快速成型：MEMS多重轉(zhuǎn)印工藝是公司**技術之一，實現(xiàn)了從設計圖紙到硬質(zhì)塑料芯片的快速制造，**短周期*需10個工作日。該工藝流程包括掩膜設計、硅基模具制備、熱壓轉(zhuǎn)印及后處理三大環(huán)節(jié)：首先通過光刻技術在硅片上制備高精度模具，然后利用熱壓成型將微結構轉(zhuǎn)印至PMMA、COC等硬質(zhì)塑料基板，**終通過切割、打孔完成芯片封裝。相比傳統(tǒng)注塑工藝，該技術***降低了小批量生產(chǎn)的模具成本（降幅達70%），尤其適合研發(fā)階段的快速迭代。例如，某客戶開發(fā)的便攜式血糖檢測芯片，通過該工藝在2周內(nèi)完成3版樣品測試，將研發(fā)周期縮短40%。公司可加工的塑料材質(zhì)覆蓋多種極性與非極性材料，兼容熒光檢測、電化學傳感等功能模塊集成，為POCT設備廠商提供了低成本、高效率的原型開發(fā)與小批量生產(chǎn)解決方案。湖南微流控芯片技術的研究進展微流控芯片的瓶頸和難題是什么？

微流控芯片加工的跨尺度集成技術與系統(tǒng)整合;公司突破單一尺度加工限制，實現(xiàn)納米級至毫米級結構的跨尺度集成，構建功能復雜的微流控系統(tǒng)。在芯片實驗室（Lab-on-a-Chip）中，納米級表面紋理（粗糙度 Ra＜50nm）促進細胞外基質(zhì)蛋白吸附，微米級流道（寬度 50μm）控制流體剪切力，毫米級進樣口（直徑 1mm）兼容常規(guī)注射器，形成從分子到***層面的整合平臺。跨尺度加工結合多層鍵合技術，實現(xiàn)三維流道網(wǎng)絡與傳感器陣列的集成，例如血糖監(jiān)測芯片集成微流道、酶電極與無線傳輸模塊，實時監(jiān)測組織液葡萄糖濃度并遠程傳輸數(shù)據(jù)。該技術推動微流控芯片從單一功能器件向復雜系統(tǒng)進化，滿足前端醫(yī)療設備與智能傳感器的集成化需求。

模型生物微流控芯片的設計Choudhary等人設計了多通道微流控灌注平臺，用于培養(yǎng)斑馬魚胚胎并捕獲胚胎內(nèi)各種組織和apparatus的實時圖像。其中包含三個不同的部分。這些包括一個微流控梯度發(fā)生器，一排八個魚缸和八個輸出通道。在魚缸中，魚胚胎被單獨放置。流體梯度發(fā)生器平臺支持以劑量依賴性方式分析藥物和化學品，具有高重現(xiàn)性和準確性。它提供了一個獨特的灌注系統(tǒng)，確保介質(zhì)均勻恒定地流向魚缸，并有可能有效去除廢物。除了內(nèi)部組織和apparatus的實時成像外，魚缸中的胚胎運動受到限制。為了驗證開發(fā)微流控芯片的可重復性，以丙戊酸為模型藥物，在有/沒有丙戊酸誘導的情況下測試了魚類的胚胎發(fā)育。結果表明，用丙戊酸處理的胚胎發(fā)育異常。干濕結合刻蝕技術制備納米級微針，可用于組織液提取與電化學檢測器件。

柔性電極芯片在腦機接口中的關鍵加工工藝：腦機接口技術對柔性電極的超薄化、生物相容性及信號穩(wěn)定性提出極高要求。公司利用MEMS薄膜沉積與光刻技術，在聚酰亞胺（PI）或PDMS柔性基板上制備厚度<10μm的金屬電極陣列，電極間距可達20μm，實現(xiàn)對單個神經(jīng)元電信號的精細記錄。通過濕法刻蝕形成柔性支撐結構，配合邊緣圓潤化處理，將手術植入時的腦組織損傷風險降低60%以上。表面涂層采用聚乙二醇（PEG）與氮化硅復合層，有效抑制蛋白吸附與炎癥反應，使電極壽命延長至6個月以上。典型產(chǎn)品MEA柔性電極已應用于癲癇病灶定位與神經(jīng)康復設備，其高柔韌性可貼合腦溝回復雜曲面，信號信噪比提升30%，為神經(jīng)科學研究與臨床醫(yī)治提供了突破性解決方案。為什么微流控芯片對我們很重要？浙江微流控芯片技術及其應用

apparatus微流控芯片的應用。湖南微流控芯片技術的研究進展

完善、高標準的PDMS芯片生產(chǎn)產(chǎn)線：公司自建的PDMS芯片標準化產(chǎn)線，采用全自動混膠、真空脫泡與高溫固化工藝，確保芯片力學性能（彈性模量1-3MPa）與透光率（>92%）的高度一致性。通過精密模具（公差±2μm）與等離子體親水化處理，產(chǎn)線可批量生產(chǎn)單分子檢測芯片、液滴生成芯片等產(chǎn)品。例如，液滴芯片通過流聚焦結構生成單分散乳液（粒徑CV<2%），通量達20,000滴/秒，用于單細胞測序時捕獲效率超98%。質(zhì)檢環(huán)節(jié)引入微流控性能測試平臺，通過熒光粒子追蹤與壓力-流量曲線分析，確保流速偏差<3%。產(chǎn)線還可定制表面改性方案，如二氧化硅涂層使PDMS親水性維持30天以上，滿足長期細胞培養(yǎng)需求。目前，該產(chǎn)線已為多家IVD企業(yè)提供核酸快檢芯片，30分鐘出結果，靈敏度達99%，成為基層醫(yī)療的可靠工具。湖南微流控芯片技術的研究進展