已經(jīng)有很多報道即時護理（POCT）診斷設(shè)備為醫(yī)療保健，特別是在疾病的診斷和檢測方面提供了很大的幫助，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)POCT設(shè)備具有許多優(yōu)點，諸如快速和精確的響應(yīng)，便攜性，低成本以及對非專用設(shè)備的需求。 POCT診斷研究的主要目標是開發(fā)一種基于芯片的自包含小型化裝置，可用于檢查復(fù)雜樣品中的不同分析物。此外，微流控（MICROFLUIDICS）與先進的生物傳感器技術(shù)的集成可能導(dǎo)至POCT診斷的改進。本文介紹了不同材料（玻璃，硅，聚合物，紙張）的概述以及制造基于MICROFLUIDICS的POCT設(shè)備的技術(shù)以及其廣泛的生物傳感器應(yīng)用。除此之外，作者簡要介紹了MICROFLUIDICS目前所面臨的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案，這些解決方案可能導(dǎo)至可用的，可靠的和具有成本效益的技術(shù)。這些設(shè)備的開發(fā)需要將開發(fā)的MICROFLUIDICS元件組合到POCT設(shè)備中，這些設(shè)備是用戶友好的，靈敏的，穩(wěn)定的，準確的，低成本和微創(chuàng)的。這些基于MICROFLUIDICS的POCT設(shè)備在提供改善的醫(yī)療保健方面具有巨大的潛力，包括易于監(jiān)測，疾病的早期發(fā)現(xiàn)以及增加的個性化。

關(guān)鍵詞：微流控，生物傳感器，硅，聚合物，非侵入性，紙基微流控，POCT診斷

專用名詞解釋：[L]，線性檢測范圍; [LOD]，檢測下限;[S]，靈敏度;2D，二維; 3D，三維; cTnI，心肌肌鈣蛋白I; DPV，差分脈沖伏安法; EIS，電化學(xué)阻抗譜; IgG抗體，免疫球蛋白; IL，白細胞介素; K2O，氧化鉀;MICROFLUIDICS，微流控;氧化鎂，氧化鎂; MMP9，金屬蛋白酶;PDMS，聚二甲基硅氧烷; PETG，聚對苯二甲酸乙二醇酯;PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯; POCT，即時檢驗診斷; PS，聚苯乙烯; PTFE，聚四氟乙烯; PVC，聚氯乙烯; SAM，自組裝單分子層;二氧化硅，二氧化硅; SO3，三氧化硫; TGF-B1，轉(zhuǎn)化生長因子-β1;二氧化鈦，二氧化鈦; TSH，甲狀腺刺激素; TSH，促甲狀腺素; ZnO-CH，氧化鋅-殼聚糖;

1、即時檢驗診斷(POCT)不可替代的定位

隨著人口的大幅度增長，世界范圍內(nèi)非傳染性疾?。ㄌ悄虿?，心血管疾病，癌癥）和傳染病的發(fā)病率迅速上升，研究人員正在努力應(yīng)對疾病的挑戰(zhàn)與可治療。診斷一直被認為在醫(yī)療保健中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，為患者提供適當和及時的護理，用于緊急公共衛(wèi)生干預(yù)和長期公共衛(wèi)生戰(zhàn)略。然而，大多數(shù)市售的疾病檢測診斷工具并不能滿足有限的資源設(shè)置和基本醫(yī)療保健基礎(chǔ)設(shè)施等迫切需求。缺點包括延長測試時間，這經(jīng)常導(dǎo)至延遲診斷的數(shù)據(jù)可用性。盡管診斷的作用至關(guān)重要，但對于現(xiàn)場應(yīng)用來說，迫切需要現(xiàn)場護理（POCT）診斷。

POCT測試是全球醫(yī)療保健的必要組成部分，應(yīng)該可以負擔得起，可以在病人附近進行快速測試的歷史定位和不可取代性。它可以用在有限的資源或附近不存在醫(yī)療機構(gòu)，沒有醫(yī)療設(shè)施的地方直接就地可用。使用這些快速POCT診斷的主要前景包括便攜性，用戶友好性，耐用性，便宜和能夠產(chǎn)生快速結(jié)果。

POCT設(shè)備大致分為兩類，即手持式和大型臺式裝置。小型便攜式設(shè)備正在開發(fā)使用最先進的微制造技術(shù)，利用自動化的樣品制備，分析，化驗步驟和信號檢測。大型臺式設(shè)備是小型化的大型機中央實驗室設(shè)備，既復(fù)雜又減小尺寸。而且，POCT診斷的嚴格要求為生物傳感器制造提出了許多挑戰(zhàn)。例如，高靈敏度和特異性的目標分析物的檢測是POCT診斷中的關(guān)鍵方面，因為需要使用微量的樣本。另一個挑戰(zhàn)是將檢測部件與其他流體調(diào)節(jié)元件結(jié)合到一個平臺上。這些挑戰(zhàn)或許可以通過微流控（MICROFLUIDICS）技術(shù)實現(xiàn)POCT設(shè)備的開發(fā)來克服。

基于MICROFLUIDICS的POCT設(shè)備被廣泛用于在細胞生長和分析平臺上的分子生物學(xué)反應(yīng)實驗。MICROFLUIDICS的優(yōu)點在于對樣品和試劑的數(shù)量和流速的精確控制，使分析物的分離和檢測具有高精度和高靈敏度。基于MICROFLUIDICS的POCT由于其易于制造，試劑使用量低，響應(yīng)時間短，傳感參數(shù)改善以及對所需分析物的連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點而為期望的生化和化學(xué)分析提供了強大的平臺。

MICROFLUIDICS系統(tǒng)需要一系列組件，包括試劑，樣品，通道設(shè)計，底物選擇，組合和混合。許多材料如硅，玻璃，彈性體，塑料，水凝膠，紙等正用于制造MICROFLUIDICS器件。因此，根據(jù)具體應(yīng)用，可以通過選擇合適的材料來制造具有不同化學(xué)兼容性，表面特性，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的微系統(tǒng)（圖1，在下面）。本綜述概述了基于MICROFLUIDICS的POCT設(shè)備領(lǐng)域的最新進展（截止到2017年11月），這些設(shè)備正在與生物識別系統(tǒng)集成在一起，用于復(fù)雜流體處理步驟的小型化以及復(fù)用的簡便性。

2、基于玻璃的MICROFLUIDICS設(shè)備

制備MICROFLUIDICS裝置的材料的選擇取決于各種因素，如所需的功能，整合的程度，緩沖液的相容性，優(yōu)異的理化性質(zhì)及其潛在的應(yīng)用。在這方面，玻璃有被認為是高效MICROFLUIDICS器件開發(fā)的基板的選擇，因為它符合大多數(shù)提到的先決條件特征。玻璃是一種非結(jié)晶的無定形固體，通常是透明的，具有穩(wěn)定性，化學(xué)惰性，透明度，表面穩(wěn)定性和溶劑相容性等特性。此外，它是已知的生物相容性，親水性，并提供了一個統(tǒng)一的涂層，使其在生物醫(yī)療設(shè)備使用。在下一節(jié)中，已經(jīng)討論了用于制造玻璃基MICROFLUIDICS器件的不同技術(shù)及其在生物傳感方面的前景。

2.1玻璃基MICROFLUIDICS器件的制造

基于玻璃的MICROFLUIDICS器件的開發(fā)可以使用包括光刻，薄膜金屬化和玻璃襯底的蝕刻的MEMS工藝來執(zhí)行。玻璃基底的制造取決于基底的成分，這進一步?jīng)Q定了掩模層和蝕刻劑的選擇（圖2，在下面）。常用的玻璃基板是派熱克斯玻璃，硼硅酸鹽（BSG）和鈉鈣玻璃。其中，BSG由于具有良好的光學(xué)性能（透明度從350nm到700nm）和物理特性（退火溫度：640℃;耐大多數(shù)化學(xué)品），因此是用于制造MICROFLUIDICS器件的最廣泛使用的基板。使用BSG的另一個優(yōu)點是可以快速與PDMS，硅和BSG結(jié)合。對于MICROFLUIDICS零件的設(shè)計，低熱膨脹系數(shù)（a）是必需的，BSG在20°C時提供約3×10^-6 /℃的選擇。 Srivastava等人基于傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)，采用氧化銦錫作為玻璃基板制作了一個MICROFLUIDICS芯片。利馬（Lima）等最近展示了SU-8鍵合的新方法，即用于制造玻璃微流控芯片的犧牲粘合劑鍵合。這種新技術(shù)依賴于不可逆地結(jié)合兩個載玻片的傳統(tǒng)方法和僅從微通道中去除SU-8的附加步驟。而且，這種方法具有成本低，超大規(guī)模可行性等諸多優(yōu)點整合，克服材料粘附的挑戰(zhàn)，去除附著力強的氣泡。

2.2基于玻璃的MICROFLUIDICS設(shè)備的應(yīng)用

已經(jīng)報道了基于玻璃的MICROFLUIDICS在檢測酶，抗體和全細胞中的許多應(yīng)用，是的，你沒有看錯，絕大部分IVD指標都可以移植過來。在這種情況下，已經(jīng)開發(fā)了用于免疫傳感抗原IgG和cTnI（心肌梗塞的特異性生物標志物）的3D交叉指型電極陣列。玻璃基板與其他聚合物基板的融合已經(jīng)顯示出許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的有希望的結(jié)果。 Matharu等人制作了一個細胞培養(yǎng)/生物傳感器平臺組成的適配子修改金電極結(jié)構(gòu)的玻璃基板與MICROFLUIDICS通道和PDMS作為控制/驅(qū)動通道。這種小型適體修飾的MICROFLUIDICS裝置被用于監(jiān)測肝細胞的TGF-B1釋放。王（Wang）等人展示了一種新型的基于MICROFLUIDICS芯片的DNA生物傳感器，用于在玻璃基板上使用單個T-MICROFLUIDICS芯片（50 μ m ×10 μm × 1 5 m m)快速和序列特異性檢測口腔癌患者唾液樣品中的DNA。陳（Chen）等人開發(fā)了一個多陣列LSPR芯片檢測法，通過CTAB涂層AuNR到O2等離子體處理的玻璃基板上，通過帶正電的AuNRs和帶負電的玻璃表面之間的靜電相互作用進行MICROFLUIDICS圖案化。然而，脆性，成本，非靈活性和生物相容性是目前預(yù)示著玻璃基MICROFLUIDICS器件發(fā)展的一些缺點。

3、基于硅的MICROFLUIDICS設(shè)備

硅已經(jīng)成為制造MICROFLUIDICS通道的優(yōu)選襯底，因為它具有對各種條件的高耐受性以及低的鍵合溫度要求。此外，使用硅作為MICROFLUIDICS中的平臺不僅使器件小型化，而且在設(shè)計部分提供了靈活性。

3.1基于硅的MICROFLUIDICS器件的制造

制造硅基MICROFLUIDICS器件的不同技術(shù)包括批量微加工，掩埋通道或表面微加工。在這些技術(shù)中，體積顯微加工是最普遍的，其中在硅晶片上通過消除材料然后通過化學(xué)鍵合或物理粘附與另一個晶片封裝通道而形成通道。在埋溝技術(shù)中，深垂直溝道由各向異性深反應(yīng)離子蝕刻產(chǎn)生，而溝道的側(cè)壁被化學(xué)氣相沉積鈍化。表面微機械加工可以通過沉積期望的結(jié)構(gòu)層和犧牲層的蝕刻來實現(xiàn)。這種方法比較復(fù)雜，需要多個步驟?？梢允褂眉{米壓印光刻和電子束照射來制造具有納米尺度級特征尺寸的硅襯底的更精確圖案。

3.2硅基MICROFLUIDICS器件的應(yīng)用

在硅襯底上引入MICROFLUIDICS可顯著減少樣品體積，評估時間，并使生物傳感中的精確調(diào)節(jié)流動狀態(tài)成為可能。然而，流體流動可能使附著在基質(zhì)表面上的生物分子不穩(wěn)定，因此表面官能化，生物結(jié)合和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)對于MICROFLUIDICS系統(tǒng)是必不可少的。不同的傳說可以通過適當?shù)墓潭ǚ椒ńY(jié)合到MICROFLUIDICS通道的表面，這進一步擴大了分析物檢測的范圍。 Jenison等人設(shè)計了一種基于硅的生物傳感器，用于分析人囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)因子基因和一系列細胞因子，包括白細胞介素（IL）-6，IL1-P和干擾素-γ，檢測范圍為4 ng/L，31 ng/L和437 ng/L。

為了使用硅MICROFLUIDICS生物傳感器進行免疫測定，最初可以將抗原和相應(yīng)的抗體一起溫育，然后使用生物素一體化硝酸纖維素膜。 Yakovleva等人開發(fā)MICROFLUIDICS酶在尺寸為13.1×3.2mm的硅微芯片上進行免疫測定，其具有寬度為25μm和深度為235μm的42個流動通道以檢測阿特拉津。二氧化硅表面被不同的聚合物進一步改性， 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES），線性聚乙烯亞胺（LPEI），3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GOPS）或支化聚乙烯亞胺（BPEI）。確定GOPS-BPEI-GL，LPEI-GL和APTES-GL三種不同免疫傳感器的阿特拉津檢測限分別為0.80,3.8和45ng/L。在這項研究中，GL與LPEI的共價偶聯(lián)導(dǎo)至了固定化抗體的最高穩(wěn)定性。使用便攜式和電池供電的電子電路以及通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)獲得的硅微通道，制備了免疫傳感器來檢測血樣中的大腸桿菌，檢測限高達10³CFUml^-1。

基于細胞的生物傳感器由于其直接識別活細胞表達的生物化學(xué)作用的能力而最近引起了很多關(guān)注。硅基底的生物相容性可能可以通過在其表面上附著細胞結(jié)合部分來改善。此外，這些影響可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號，從而形成電子與生命系統(tǒng)之間的橋梁。因此，與使用聚合物相比，硅具有很多優(yōu)點，如高機械強度，高溫穩(wěn)定性和對化學(xué)物質(zhì)的高耐受性。硅的修改形式即硅納米線和多孔硅已經(jīng)在生物傳感器中找到了許多應(yīng)用。隨著高性價比替代品領(lǐng)域的進步，聚合物和柔性電子器件，硅基MICROFLUIDICS器件是昂貴的替代品。

4、基于聚合物的MICROFLUIDICS設(shè)備

與玻璃和硅相比，聚合物材料在MICROFLUIDICS器件中的應(yīng)用已經(jīng)大大地吸引了商業(yè)制造商，因為它們的成本低廉且制造步驟容易。聚二甲基硅氧烷（PDMS）（不好意思，實在忍不住插入一條廣告，國內(nèi)出貨量最大的進口PDMS供應(yīng)商[不要臉的說也就是我們，唯有一桶PDMS，能消除城市中我和你的距離，此刻購買就加客服QQ：11366508]小包裝1.1KG/桶，帶100g固化劑，已經(jīng)被廣大科研狗朋友使用，不管在夏天的實驗室門口玩手機撩妹等風干，還是冬天夜里太冷圍著烘箱加熱侃大山等待的哆嗦時刻，經(jīng)我們手賣出的PDMS不僅伴隨著TA的妙手回春打磨出了眾多五花八門小編也看不懂的神器芯片，也已經(jīng)融入到TA的生活和學(xué)習(xí)中。不是你成功的芯片來得慢，而是你固化得不夠狠。）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在MICROFLUIDICS器件中使用最廣泛，因為它們表現(xiàn)出優(yōu)異的電/化學(xué)電阻率和透明度顯示出大規(guī)模制造MICROFLUIDICS器件的巨大潛力。以下是廣泛用于制造聚合物MICROFLUIDICS器件的重要方法的概述。

4.1聚合物基MICROFLUIDICS器件的制造

4.1.1壓印和熱壓花

當制造基于聚合物的MICROFLUIDICS器件時，硅或金屬印章被廣泛用作壓印工具。熱壓花可以在低壓和高溫下實現(xiàn)，而壓印可以在室溫和高壓下實現(xiàn)。在塑料襯底中所需尺寸的微通道是印模的精確復(fù)制品。一些參數(shù)，如壓印時間，壓力以及塑料的性能已知影響室溫印跡微通道的尺寸。在熱壓印上壓印的好處在于制造時間減少并且所制造的裝置具有高重復(fù)性。圖3（i）顯示了熱壓花和UV印跡的過程。

4.1.2注塑

在此過程中，將共聚物樹脂插入模具中以制造MICROFLUIDICS元件。較不粘稠的聚合物溶液使得與模具的優(yōu)異接觸導(dǎo)至裝置的不同特征。通過控制程序，溫度和時間，可以非常準確地創(chuàng)建注塑部件。MICROFLUIDICS通道在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中具有高精度，聚碳酸酯使用注塑成型。已經(jīng)顯示注塑與壓印和熱壓花相比具有許多優(yōu)點，因為其可以產(chǎn)生3D特征，并且可以將預(yù)成型元件直接植入塑料中。

4.1.3軟光刻

軟光刻在MICROFLUIDICS器件的發(fā)展中有著廣泛的研究，具有明顯的優(yōu)勢。在硅中創(chuàng)建一個積極的浮雕結(jié)構(gòu)被稱為主。當硅橡膠上的彈性體聚合物被固化時，它會產(chǎn)生一個精確定義的母版復(fù)制品，并從印章上進一步剝離。軟光刻技術(shù)的巨大優(yōu)勢在于彈性體聚合物可以簡單地通過保形接觸彼此連接，并且可以簡單地連接到另一個基板，如玻璃或塑料。軟光刻所涉及的不同步驟見圖3（ii）。

4.1.4激光光刻

在這種技術(shù)中，由于脈沖紫外激光照射的誘導(dǎo)，聚合物骨架的鍵斷裂。此外，由于在其內(nèi)部形成空隙的波形脈沖，顆粒從聚合物基材排出。表現(xiàn)出對激光發(fā)射波長顯著吸收的聚合物對于消融更有效。在激光光燒蝕中，光線穿過將燒蝕區(qū)域定義為聚合物基板的掩模。

4.1.5 3D打印

3D打印最近引起了很大的興趣（豈止是興趣，恨不能搞個demo就能吸引傻白甜速速入資來玩玩，但是真正能搬磚干活的有幾多？），因為它能夠創(chuàng)建高分辨率和快速建造時間的多種結(jié)構(gòu)。在不同的方法中，立體光刻（SLA）和熔融沉積法（FDM）是最常見的。在SLA中，使用UV激光掃描并追蹤確定區(qū)域以固化液態(tài)樹脂材料。使用高功率激光或紫外線來硬化樹脂材料，并且整個平臺通過單層沿z方向向下移動?；赟LA方法的3D打印機被廣泛使用并已經(jīng)商業(yè)化。使用SLA制造技術(shù)的一個主要優(yōu)點是其高精度。在FDM中，熱塑性物質(zhì)通過加熱液化成半固體。然后將這種半固體通過噴嘴逐層排出到分層上。當?shù)谝粚邮峭瓿珊?，階段被移動一層，程序重復(fù)。FDM方法已經(jīng)被證明是簡單和成本有效的。

4.2聚合物基MICROFLUIDICS器件在POCT生物傳感器中的應(yīng)用

幾種電化學(xué)生物傳感器類型，包括免疫測定，DNA雜交和信號轉(zhuǎn)換適體傳感器已經(jīng)在基于聚合物的MICROFLUIDICS系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)應(yīng)用。真正的樣品在被引入到所需的生物傳感器之前經(jīng)常被處理。由于其特定的綁定功能，基于親和力的生物傳感器能夠處理復(fù)雜的樣品基質(zhì)和樣品。表2總結(jié)了MICROFLUIDICS應(yīng)用中基于親和力的生物傳感器開發(fā)的最新進展。此外，用酶功能化電極可有助于選擇性地催化化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)生或消耗的電活性物質(zhì)可以通過電流的變化來檢測。例如，酶電極已被廣泛用于葡萄糖測定。

基于聚合物的MICROFLUIDICS器件與傳統(tǒng)的玻璃/硅MICROFLUIDICS器件相比具有優(yōu)勢，因為它們不需要復(fù)雜的光刻工藝，因此成本低廉。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它們具有優(yōu)異的電/化學(xué)電阻率和光學(xué)透明度，使其適用于電化學(xué)/光學(xué)生物傳感裝置?；诰酆衔锏腗ICROFLUIDICS設(shè)備的缺點在于它們的靈活性。

5、基于紙張的MICROFLUIDICS設(shè)備

紙是一種纖維素材料，具有靈活性，低成本，輕量，可回收和生物相容性。它被認為是一種有前途的MICROFLUIDICS基材，因為它不需要任何外部泵或電源供應(yīng)流體，需要少量試劑和樣品，提供快速分析，而且是一次性的。纖維素紙的三維分層結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)聯(lián)的孔隙允許液體快速移動。然而，其白色背景和流體特性為分析物的定性/定量分析提供了額外的優(yōu)勢。這些紙張集成的MICROFLUIDICS設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于臨床診斷，環(huán)境監(jiān)測和食品安全質(zhì)量檢測。

5.1造紙MICROFLUIDICS設(shè)備

紙流控設(shè)備的設(shè)計中主要關(guān)心的是利用流體通道來限制液體的流動。為此，使用多種制造方法將疏水屏障圖案化到紙張中以產(chǎn)生通過毛細管芯吸調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)流體流動的不同通道。

5.1.1基于光刻的紙張MICROFLUIDICS

照相平版印刷術(shù)被用于微細加工以將圖案轉(zhuǎn)印到紙基材上。一種稱為光致抗蝕劑的光敏化學(xué)品最初涂布在紙上，曝光于所需的圖案上，并進一步發(fā)展為用于附加處理的選擇層。使用光刻技術(shù)，可以獲得非常小的圖案（幾十納米大?。?，具有精確的形狀和尺寸的通道。其主要缺點是需要包括昂貴的光致抗蝕劑，UV光源和氧等離子體的平坦基板和潔凈室設(shè)施。

5.1.2繪圖Plotting

在這種方法中，使用計算機集成的X，Y繪圖儀將PDMS打印到紙張上以形成所需的圖案。它比光刻相對便宜，但分辨率低至1mm，即兩個通道之間的距離是1mm（低于光刻法）。上官(Shangguan)等通過PDMS圖案化制造紙微流控通道，其中PDMS被吸附到紙孔中并形成防止進入水溶液的疏水屏障。為了證明這種設(shè)計的多功能性，對肝功能標志物和血清蛋白進行生物傳感應(yīng)用。

5.1.3蠟印刷Wax printing

在蠟印中，使用固體油墨印刷機將蠟圖案化到紙上，將蠟進一步加熱熔化蠟并形成親水屏障以通過毛細管芯吸引引導(dǎo)流體的流動。這是一種簡單而廉價的技術(shù)，可以大規(guī)模生產(chǎn)。除此之外，蠟在環(huán)境友好的情況下，可達60℃，因此在低資源環(huán)境下使用更方便。該技術(shù)的缺點是由于在該過程中需要額外的熔化步驟而導(dǎo)至分辨率低。雷諾(Renault)等在紙中制造半通道和全封閉通道，并在一篇研究論文中研究了蠟的傳輸性能。這些完全封閉的通道可以有效地與外部環(huán)境隔離，從而降低污染風險，簡化設(shè)備處理，減緩溶劑蒸發(fā)。

5.1.5噴墨打印Inkjet printing

噴墨打印可以用來通過將墨滴推進到基板的用戶定義的位置上來打印數(shù)字圖像。這種技術(shù)已經(jīng)被擴展，開發(fā)的各種油墨包括各種聚合物，用于生物傳感和組織工程應(yīng)用的活細胞（圖3（iii））。將小量油墨沉積成具有高空間分辨率的精確圖案的可能性是獨一無二的，并且提供了噴墨印刷的不尋常的強度。但是，這種技術(shù)需要額外的油墨配方步驟，這些步驟受材料粘度和表面張力的限制。刀切割，蝕刻和等離子可用于控制或者管理紙流控設(shè)備中的流體流動。 Songok等人在紙表面上沉積了一個薄的，透明的，高度疏水的表面層，使用納米尺寸的TiO2顆粒。利用TiO2的光催化性能，通過曝光紫外線來產(chǎn)生親水性通道,通過放置在TiO2涂布紙上的光掩模進行輻射,制造的通道最后大小寬度為0.5毫米，長度為60毫米。

5.2紙基MICROFLUIDICS生物傳感器的應(yīng)用

為了制造高效的紙質(zhì)MICROFLUIDICS生物傳感器，設(shè)備設(shè)計和生物分子固定在給定的表面上起著至關(guān)重要的作用。 Morbioli等人使用三維設(shè)計，使流體沿著纖維素基質(zhì)更均勻地滲透，用于制造用于葡萄糖檢測的紙MICROFLUIDICS設(shè)備。為此目的，使用磁性裝置進行層堆疊，這有利于流體分散和改進測試的再現(xiàn)性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有許多優(yōu)點，例如均勻的樣品分布，多重測定以及層的個體化處理。李（Lee）等人使用氧化鋅納米線改性紙來制作高靈敏的工作電極（WE）來檢測葡萄糖。 Teengam等人制造了一種基于紙質(zhì)流體學(xué)的電化學(xué)DNA傳感器用于人乳頭瘤病毒HPV檢測。金顆粒修飾還原的GO-四乙烯五胺作為電極材料開發(fā)了一次性紙基MICROFLUIDICS免疫傳感器。盡管有這些有趣的進展，但通過升級裝置設(shè)計和使用納米材料對紙基材進行改性，提高紙基MICROFLUIDICS裝置的檢測極限和靈敏度仍有相當大的改進空間。紙張MICROFLUIDICS設(shè)備的傳感特性受濕度和溫度變化的顯著影響。其他問題，例如設(shè)計的復(fù)雜性，不同的制造程序，以及集成到單個芯片上都是阻礙POCT器件增長的一些因素。

6、微流控非侵入式生物傳感器

無創(chuàng)檢測是一種不需要在皮膚或身體孔口處進行診斷的程序。用于制造無創(chuàng)生物傳感器，分泌物生物流體如唾液，尿液，汗液，眼淚，呼出氣凝結(jié)物等都可以使用。通過非侵入性生物流體檢測疾病具有許多優(yōu)點，如易于使用，無痛，比血清采樣更安全，各種標本的可用性，在家中易于收集和篩查。目前正在努力將生物傳感器與MICROFLUIDICS結(jié)合用于多種疾病的檢測。 Gau等人開發(fā)了一種MICROFLUIDICS電化學(xué)傳感器，通過唾液IL-8蛋白和mRNA生物標志物濃度區(qū)分癌癥患者與健康受試者。 Jokerst等人開發(fā)了用于CEA，CA-125和Her-2唾液生物標志物檢測的標記多分析物MICROFLUIDICS集成熒光免疫傳感器的量子點（QDs）。由于二抗標記了半導(dǎo)體量子點，信號被放大了30倍，檢測限增加到接近兩個數(shù)量級比酶聯(lián)免疫吸附測定技術(shù)。MICROFLUIDICS集成表面等離子體共振生物傳感器開發(fā)用于檢測唾液樣品中的皮質(zhì)醇。制造的生物傳感器顯示皮質(zhì)醇的高效檢測，檢出限為49 pg/mL，響應(yīng)時間為15 min。最近開發(fā)了一種柔軟，耐磨的基于比色的MICROFLUIDICS生物傳感器，其中汗液被用作分析性生物流體。這個四室多分析物系統(tǒng)有能力區(qū)分不同濃度的葡萄糖，乳酸鹽，氯離子以及汗液的pH值。還通過調(diào)查唾液，尿液和淚液樣本中的葡萄糖水平來區(qū)分糖尿病患者和非糖尿病患者。制備了殼聚糖修飾的紙基MICROFLUIDICS比色生物傳感器，能夠有效檢測眼內(nèi)葡萄糖。Ji等人制造的MICROFLUIDICS集成有機電化學(xué)晶體管生物傳感器用于唾液生物流體中的多分析物（葡萄糖和乳酸）檢測。該MICROFLUIDICS設(shè)備的厚度為100 nm，需要30μL的生物流體用于分析。最近開發(fā)的無創(chuàng)性的特點在表2中給出了用于診斷不同疾病的MICROFLUIDICS集成生物傳感器。

生物傳感器檢測非侵入性分泌型生物標志物及其與MICROFLUIDICS的結(jié)合是研究的新熱點之一，目前仍處于初始階段。迫切需要探索唾液和尿液中分泌的更有效的生物標志物以及其他無創(chuàng)生物流體，例如汗液，淚液，鼻子和耳垢。然而，非常少濃度的生物分子分泌是利用無創(chuàng)生物流體的主要挑戰(zhàn)。需要做更多的努力來探索使用這種MICROFLUIDICS設(shè)備的概念驗證的商業(yè)化的潛力，可以進一步在低資源環(huán)境中使用。

7、結(jié)論和未來趨勢展望

這次查閱大量資料和市場商品以圖覆蓋MICROFLUIDICS設(shè)備在POCT開發(fā)中的制造和應(yīng)用的技術(shù)進步。盡管MICROFLUIDICS開發(fā)正在使用諸如玻璃，硅，聚合物和紙張等眾多材料，但這些設(shè)備的成本和高靈敏度是主要關(guān)注的問題。正在報道玻璃和硅基MICROFLUIDICS的許多生物傳感應(yīng)用。然而，脆弱性，成本和缺乏靈活性等一些性質(zhì)被認為是MICROFLUIDICS的下一個發(fā)展階段的缺點。除此之外，材料的生物相容性仍然是其在POCT開發(fā)中使用的主要問題。此外，應(yīng)該努力制造聚合物或紙基MICROFLUIDICS器件，這可能是這些襯底的有希望的替代品。紙基微流控對于靈活的POCT設(shè)備的開發(fā)具有很大的潛力。其成本低，重量輕，攜帶方便，靈活性強，自驅(qū)動流體性能好，制造工藝簡單，無需潔凈室設(shè)備，樣品量少等優(yōu)點，不斷吸引著眾多的研究人員前往這一高潛力領(lǐng)域。而且，近來納米材料，器件設(shè)計和微細加工技術(shù)的發(fā)展使得可以獲得具有增強的檢測特性的MICROFLUIDICS器件。

文章來源抗原抗體專家 （轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請聯(lián)系刪除）