微流控芯片免疫分析方法的研究进展
微珠,抗原,1微流控芯片的制作,1载体材料,2加工方法,2微流控芯片上的免疫分析,1异相微流控免疫分析,2均相微流控免疫分析,3多元免疫分析,1基于表面微阵列的多元免疫分析,2基于微珠的多元免疫分析,4展望
樊斐,张国军,康熙雄微流控芯片技术是利用微通道精确控制和处理微尺度流体,从而在微芯片上实现进样、稀释、混合、反应、检测等多种功能,其最突出的优点是只需少量标本或生物样品,便可高效快速地完成各种微分析检测,并具有高灵敏度、高通量、低成本和设备微型化的优势[1]。近年来微流控芯片技术发展迅速,在分析领域有着广泛的应用。鉴于微流控芯片具有在微小尺度下同时完成大样本量并行操作等优势,将微流控芯片技术与免疫分析结合,是近些年新发展起来的一项技术,大大改善了传统免疫分析性能。本文将从微流控免疫分析的芯片制作、类型和多元免疫分析等多个方面介绍微流控芯片免疫分析方法的研究进展。
1 微流控芯片的制作
1.1 载体材料
微流控芯片载体的材料有很多,其中最常见的是硅、玻璃和聚合物材料。不同材料具有不同的特性,如硬度、导电性、疏水性、透光性等方面的差异,而要在微流控的平台上实现不同功能就需要利用这些不同的特性。
1.1.1 硅材料 硅材料耐高温并具有良好的导热性,结构坚固,可通过成熟的微加工方法进行形貌加工,故曾作为早期微流控芯片制作的主要材料。但由于其光学不透明和本身导电的特点,无法进行光学检测以及电渗流液体运输[2],而且制作成本昂贵、耗时,这些不足限制了硅在微流控免疫分析中的实际应用。因此,硅更多应用于光刻中模板的制备。
1.1.2 玻璃材料 与硅相比,玻璃相对便宜,透光且不导电,很快便取代了硅的位置。然而玻璃易碎,加工手段有限,而且玻璃在湿法蚀刻过程中很难做出高深宽比的结构,虽然后续发展的干法蚀刻可得到较高深宽比的结构,但价格昂贵。
1.1.3 聚合物材料 近些年,高分子聚合物材料由于低成本、制作过程简单,被视为制作微芯片的理想材料。许多微流控应用是在聚合物基质上实现的,包括聚碳酸酯(polycarbonate,PC),聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmecrylate,PMMA)和聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)等。其中 PDMS是目前使用最为广泛的一种高聚物材料,具有化学惰性、光学透明、电绝缘性、生物兼容性好、可塑性强等优点。然而,由于表面疏水性的特点使得这一材料应用于免疫分析时受到限制,例如液体中易形成气泡、耐久性差、蛋白和小分子非特异性吸附等问题。不过,这些问题可通过表面修饰来解决。
1.2 加工方法
高聚物材料是微流控研究中常用的材料,以其为基片加工微流控芯片的方法主要有模塑法、热压法、激光刻蚀法和软光刻等 ......
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