基于微流控技术的高通量材料合成表征及测试平台-上海大学.PDF

第 39 卷第 2 期 ■专题综述 doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.02.004 基于微流控技术的高通量材料合成、表征及测试平台 林银银，巫金波† 上海大学材料基因组工程研究院, 上海200444 摘要 随着微流控技术的不断发展以及传统实验方法所暴露出的种种弊端，人们迫切希望微流控技术可以将传统实验室中 的实验操作过程如样品预处理、混合、反应、萃取、分离、表征和检测等集中在一个芯片上，以微流控芯片代替传统实验 室。这种高通量的实验方法将显著提高反应效率，增加产量，从而不但实现高通量材料的合成、表征与检测，也进一步促 进了平台的集成化、微型化、自动化和便携化的发展。 关键词 微流控技术；合成；表征；测试；高通量 1 前言：微流控技术 分析仪的微流控设备[2] ，为微流控的快速发展开 辟了道路。1990年，瑞士的Andreas Manz教授 微流控技术(microfluidics)是一种利用几十至几 -9 -18 最早提出微流控概念，旨在将微机电系统(micro 百微米通道以精确操控微尺度(10 ~10 L)流体的技 electromechanic systems，MEMS)与分析化学相 术，涉及到工程学、物理学、化学、微加工和生物 结合，做出各种功能集成在一起的微型分析仪 工程等领域。微流控芯片(microfluidic chips)是实现 器，即微全分析系统(miniaturized total analysis 其功能的主要平台，可将生物、化学、医学分析过 systems，MicroTAS或 -TAS) 。 m 程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作环节 在一段时期的学术刊物中， -TAS往往和微 m 微缩集成到一块几厘米的芯片上，由微通道形成网 流控芯片混用。事实上， -TAS的提法是一个特 m 络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学 定阶段人们对微流控芯片认识水平的反映。随着 或生物实验室的各种功能。微流控芯片的基本特征 芯片上微混合、微反应技术的发展，特别是细胞 和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台 培养、分选等技术的引入，细胞研究向芯片转移 上灵活组合、规模集成。 的速度加快，应用对象大大扩展，致使微流控芯 1.1 微流控技术的发展 片实验室远远超出了分析的范畴，虽然现阶段微 20世纪50年代，美国学者L. T. Skeggs提出 流控芯片应用还主要集中在分析方面。 了技术间隔式连续流动，将分析化学实验转移 微流控芯片技术的发展是以芯片毛细管电 到流体管道中进行，打破了传统实验技术，为 泳的形式开始的。20世纪90年代初，A. Manz和 [1]