定制微流控芯片的MEMS加工

心脏组织微流控芯片（HoC）是一种先进的OoC，它模仿了服用剂型或特定药物分子后人类心脏的整体生理学。使用该芯片已经观察到一些不良反应。Mathur等人在2015年证明了动物试验不足以估计测试药物分子相对于人体的确切药代动力学和药效学。为此，微流控芯片技术在心血管疾病研究，心血管相关药物开发，心脏毒性分析以及心脏组织再生研究中起着至关重要的作用。Sidorov等人于2016年创建了一个I-wired HoC。他们检测到心肌收缩，这是通过倒置光学显微镜测量的。此外，工程化的3D心脏组织构建体（ECTC）现在能够在正常和患病条件下复制心脏组织的复杂生理学。图1C显示了心脏组织微流控芯片的示意图，其中上层由心脏上皮细胞组成，下层由心脏内皮细胞组成。两层都被多孔膜隔开。它还包括有助于抽血的真空室。微流控分为被动式微流控和主动式微流控。定制微流控芯片的MEMS加工

Yuen博士所领导的研究小组的研究领域包括MEMS微电动机械系统、光学和微流体学，目前致力于研发新药的非标定检测系统方面的研究。与芯片之间的比较美国CascadeMicrotech公司的CaliSartor认为，当今生命科学领域的微流体与20年前工业领域的半导体具有相似之处。计算机芯片的开发者解决了集成、设计和增加复杂性等问题，而微流体技术的开发者也正在从各方面克服微流控技术所遇到的此类问题。Cascade的市场在于开发半导体制造业的检验和分析系统，现在希望通过具微流控特征和建模平台的L-Series实现市场转型。定制微流控芯片的MEMS加工微流控技术在生物领域上的应用。

lab-on-chip 产生的应用目的是实现微全分析系统的目标－芯片实验室，目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域。当前（2006）研究现状：创新多集中于分离、检测体系方面；对芯片上如何引入实际样品分析的诸多问题，如样品引入、换样、前处理等有关研究还十分薄弱。它的发展依赖于多学科交叉的发展。目前媒体普遍认为的生物芯片（micro-arrays），如，基因芯片、蛋白质芯片等只是微流量为零的点阵列型杂交芯片，功能非常有限，属于微流控芯片（micro-chip）的特殊类型，微流控芯片具有更广的类型、功能与用途，可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统，成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。

微流控芯片的原理：微流控芯片基于微流体力学原理，通过对微尺度通道内流体的操控，实现对微小流体的混合、分离、传输和操控。微流控芯片的操作通常通过控制微阀门、微泵等来调节流体的压力、流速和流量，从而实现对微流体的控制。

微流控芯片的分类：微流控芯片可以根据不同的应用领域和功能进行分类，常见的分类包括：生物传感芯片-用于生物医学研究、生物分析和生物检测等领域，如细胞培养芯片、DNA分析芯片等。化学芯片：用于化学分析、化学合成和药物筛选等领域，如微反应器芯片、分析芯片等。环境芯片：用于环境监测和污染物检测等领域，如水质监测芯片、气体传感器芯片等。 微流控芯片的流体驱动与检测。

肠道微流控芯片（GoC）：GoC系统模仿人类肠道的生理学。它解释了肠道的主要功能，即消化、营养物质的吸收、肠神经的调节、体内废物的排泄、以及伴随微生物共生体的人体肠道的病理生理学。GoC模型主要用于精确复制具有所需微流控参数的肠道体内环境。Kim等人研究了当人类GoC被肠道微生物群落占据时肠道的蠕动运动。通过对齐两个微通道（上部和下部）来设计微型器件，该微通道雕刻在PDMS层上，该PDMS是通过基于MEMS的微纳米制造工艺制作的模板翻模制备而来，且PDMS层由涂有ECM的多孔柔性膜隔开。如图所示，该装置被模仿人类肠道生理学的人肠上皮细胞包裹。这样的系统可以模拟人类肠道在某些特定因素下的蠕动运动，即流体流速。基于MEMS发展而来的微流控芯片技术。上海微流控芯片优点

在微流控芯片上检测所需要被检测的样本量体积往往只需要微升级别。定制微流控芯片的MEMS加工

基于微流控技术的生物医学，应用微流控技术在药物筛选、蛋白质组学、医学诊断、生物传感器和组织工程等方面有着很好的应用前景。微流控芯片技术在药物开发、农药残留分析、检测和食品安全传感中发挥着重要作用，芯片也可以与其他各种设备集成，即比色计，荧光计和分光光度计。它有助于监测hormone secretion、与HPLC结合的肽分析、肿瘤细胞代谢分析以及其他一些应用。在药物分析层面，它主要强调化学部分的鉴定、表征、纯化和结构阐明。据报道，在分析过程中，有几个重大挑战可能会阻碍结果，即吞吐量低、需要大量样品或试剂、过程中准确性降低和繁琐。在这种情况下，采用微流控芯片技术来减少这些挑战。定制微流控芯片的MEMS加工