微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化學(xué)方法對其表面改性,然后可以使用光刻和蝕刻技術(shù)將微通道等微結(jié)構(gòu)加工在上面。玻璃材料的加工步驟與硅材料加工稍有差異,主要步驟有:1)在玻璃基片表面鍍一層 Cr,再用甩膠機均勻的覆蓋一層光刻膠;2)利用光刻掩模遮擋,用紫外光照射,光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng);3)用顯影法去掉已曝光的光膠,用化學(xué)腐蝕的方法在鉻層上腐蝕出與掩模上平面二維圖形一致的圖案;4)用適當(dāng)?shù)目涛g劑在基片上刻蝕通道;5)刻蝕結(jié)束后,除去光刻膠,打孔后和玻璃蓋片鍵合。標準光刻和濕法刻蝕需要昂貴的儀器和超凈的工作環(huán)境,無法實現(xiàn)快速批量生產(chǎn)。單分子級 PDMS 芯片產(chǎn)線通過超凈加工,提升檢測靈敏度至單分子級別。廣東微流控芯片批量定制
微流控芯片鍵合工藝的密封性與可靠性優(yōu)化:鍵合工藝是微流控芯片封裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié),公司針對不同材料組合開發(fā)了多元化鍵合技術(shù)。對于PDMS軟芯片,采用氧等離子體活化鍵合,鍵合強度可達20kPa,滿足低壓流體(<50kPa)長期穩(wěn)定傳輸;硬質(zhì)塑料芯片通過熱壓鍵合(溫度80-150℃,壓力5-10MPa)實現(xiàn)無縫連接,適用于高壓流路(如200kPa以上);玻璃與硅片的陽極鍵合(電壓500-1000V,溫度300℃)則形成化學(xué)共價鍵,鍵合界面缺陷率<0.1%。鍵合前通過激光微加工去除流道邊緣毛刺,配合機器視覺對準系統(tǒng)(精度±2μm),確保多層結(jié)構(gòu)的精細對位。密封性能檢測采用壓力衰減法(分辨率0.1kPa)與熒光滲漏成像,確保芯片在復(fù)雜工況下無泄漏。該技術(shù)體系保障了微流控芯片從實驗室原型到工業(yè)級產(chǎn)品的可靠性跨越,廣泛應(yīng)用于體外診斷、生物制藥等對密封性要求極高的領(lǐng)域。特殊微流控芯片在微流控芯片上檢測所需要被檢測的樣本量體積往往只需要微升級別。
在過去的30年中,微流控芯片已經(jīng)成為cancer therapy領(lǐng)域診斷和cure的重要工具??梢栽谖⒘骺匦酒线M行各種類型的細胞和組織培養(yǎng),包括2D細胞培養(yǎng)、3D細胞培養(yǎng)和組織類apparatus培養(yǎng)。患者來源的cancer和組織以可見、可控和高通量的方式在微流控芯片上培養(yǎng),這推進了個性化醫(yī)療的過程。此外,由于可定制的性質(zhì),微流控芯片的功能正在擴展。此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它是較為方便快捷的,因為它能夠處理少量樣品,例如來自患者活組織檢查的細胞,提供高水平的自動化,并允許建立用于cancer研究的復(fù)雜模型。在開發(fā)用于cure診斷用途的微流控芯片方面做出了各種努力。
基于微流控芯片的鏈式聚合反應(yīng)(PCR)更進一步的產(chǎn)品是可集成樣品前處理的基因鑒定方法之一。由于具有高度重復(fù)和低消耗樣品或試劑的特性,這種自動化和半自動化的微流控芯片在早期的藥物研發(fā)中,得到了廣泛應(yīng)用。Caliper的商業(yè)模式是將芯片看作是與昂貴的電子學(xué)和光學(xué)儀器相連接的一個消費品,目前,已被許多公司采用。每個芯片完成一天的實驗運作的成本費用大概是5美元,而高通量的應(yīng)用成本是幾百到幾千美元,但預(yù)計可以重復(fù)循環(huán)使用幾百或幾千次,以一次分析包括時間和試劑的成本計算在內(nèi),芯片的成本與一般實驗室分析成本相當(dāng)。微流控芯片材料多樣,PDMS 軟硅膠適用于生物相容性場景,玻璃適合高透檢測。
柔性 MEMS 器件的引入,打破了傳統(tǒng)微流控芯片 “剛性、不可變形” 的局限,深圳市勃望初芯半導(dǎo)體科技有限公司將基于 PI 的柔性 MEMS 器件與微流控技術(shù)結(jié)合,開發(fā)出適配生物體內(nèi)環(huán)境的創(chuàng)新產(chǎn)品。PI 材料具備優(yōu)異的生物兼容性(通過 ISO 10993 生物相容性測試)與柔性(可彎曲半徑小于 5mm),將其作為微流控芯片基底,可制作植入式微流控器件,如用于體內(nèi)藥物遞送的芯片,能貼合表面,通過微通道精細釋放藥物,同時集成傳感器實時監(jiān)測體內(nèi)藥物濃度,實現(xiàn) “給藥 - 監(jiān)測” 閉環(huán)。在動物實驗中,該柔性微流控芯片植入大鼠體內(nèi)后,可連續(xù) 7 天監(jiān)測血糖并釋放胰島素,血糖控制精度比傳統(tǒng)注射方式提升 40%。此外,PI 材料還具備良好的太赫茲波透過性,公司開發(fā)的柔性微流控芯片可作為太赫茲調(diào)制襯底,用于生物組織的太赫茲成像檢測,如皮膚的早期診斷,芯片既能承載組織樣品,又能通過微流控通道輸送造影劑,提升成像對比度,這種協(xié)同優(yōu)勢讓微流控芯片在植入式醫(yī)療與檢測領(lǐng)域開辟新場景。硅基微流道鍵合微電極,為神經(jīng)調(diào)控芯片提供穩(wěn)定信號傳輸與生物相容性。湖南微流控芯片加工廠
利用微流控芯片對cancer標志物檢測。廣東微流控芯片批量定制
柔性電極芯片在腦機接口中的關(guān)鍵加工工藝:腦機接口技術(shù)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(shù),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(jié)構(gòu),配合邊緣圓潤化處理,將手術(shù)植入時的腦組織損傷風(fēng)險降低60%以上。表面涂層采用聚乙二醇(PEG)與氮化硅復(fù)合層,有效抑制蛋白吸附與炎癥反應(yīng),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(yīng)用于癲癇病灶定位與神經(jīng)康復(fù)設(shè)備,其高柔韌性可貼合腦溝回復(fù)雜曲面,信號信噪比提升30%,為神經(jīng)科學(xué)研究與臨床醫(yī)治提供了突破性解決方案。廣東微流控芯片批量定制