【微流控芯片与体育科技研究】微流控芯片技术.docx

摘要：近年来，微流控芯片实验室已经被应用到生物化学技术的各个方面，该技术有可能为后基因组时代的基因组学研究提供一个更为强大的平台，并在基础医学、药学和临床医学等领域呈现出广泛的应用前景。如何应用这种高通量、高效率、低消耗的芯片技术为体育科研服务是一个值得思考和探究的问题，就此进行了探讨。 　　关键词：微流控芯片；基因芯片；芯片实验室；体育科研 　　中图分类号：G804 文献标识码：B 文章编号：1007―3612(20xx)11―1495―03 　　 　　1　微流控芯片技术概述 　　 　　1．1微流控芯片微型全分析系统又称为芯片实验室，是一个跨学科的新领域，是通过分析化学、微机电加工、计算机、电子学、材料科学及生物学、医学的交叉实现化学分析系统，从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化。微流控分析芯片是微型全分析系统的主要组成部分，是以常规毛细管电泳原理为基础，通过微细加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件、窗口和连接器等功能元器件像集成电路一样，使它们集成在芯片材料(基片)上，实现样品进样、分离、反应乃至在片检测的微全分析系统。它以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络微结构为特征，以生命科学为目前主要应用对象。 　　微流控芯片的早期形式是芯片毛细管电泳。根据芯片材料的不同可分为硅芯片、玻璃芯片、石英芯片、高聚物芯片和复合材料芯片；根据功能的不同可分为高分辨分离芯片、微采样芯片、微检测芯片、细胞分析芯片、前处理芯片、化学合成芯片、多功能集成化芯片。每一个芯片实验室都将被赋予一定的功能，因此形成功能芯片系统，大体包括三个部分：一是芯片；二是信号的检测收集装置；三是包含有实现芯片功能化方法和材料的试剂盒。所涉及到的部件包括：和进样及样品处理有关的透析、膜、固相萃取、净化；用于流体控制的微阀(包括主动阀和被动阀)、微泵(包括机械泵和非机械泵)；微混合器、微反应器、微通道和微检测器等。其制作工艺包括芯片的基体加工及表面加工、键合和粘接等。 　　微流控芯片把整个生化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可多次使用。因此具有广泛的适用性。微芯片分析系统的出现不仅可使珍贵的生物试样与试剂消耗大大降低到微升甚至纳升级，而且使分析速度成百倍地提高，费用也相应下降，从而为分析测试技术的普及创造了条件。近年来，微流控芯片技术在以下几方面得到了发展：微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液－液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段，具有广泛的应用前景；微流控分析系统从单道检测发展到多重平行检测；微全分析系统从成分分析工具发展到包括在线检测的微型化学反应与合成手段；在新药物筛选中显示出强大的生命力；微流控分析系统具有多种检测手段，如电化学、质谱、原子光谱、光声光谱、化学发光等。由此可见，微流控芯片在生物化学分析中具有显著优势，这种生化检测可以提高分析速度，增加分析效率，减少样本和试剂的消耗，排除人为干扰，防止污染以及完成自动高效的重复实验。分析系统的微型化可以使野外实验室变得很简单，芯片实验室的潜在应用范围包括高效筛选、环境监测、临床监测、空间生物学、现场分析、生物战争试剂检测、高效DNA检测等。 　　1．2微流控芯片与基因芯片 20世界90年代初由瑞士的Manz和Widmer提出了以