1、微流控生物反應(yīng)器技術(shù)：

①  微流控生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù) ——  微流控技術(shù)

微流控生物反應(yīng)器之微流控技術(shù)是一種精確控制和操控微尺度流體， 以在微納米尺度空間中對(duì)流體進(jìn)行操控為主要特征的科學(xué)技術(shù)，具有將生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的基本功能諸如樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等縮微到一個(gè)幾平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大優(yōu)勢(shì)是多種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺(tái)上靈活組合、規(guī)模集成。是一個(gè)涉及了工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、微加工和生物工程等領(lǐng)域的交叉學(xué)科。

微流控技術(shù)是MEMS技術(shù)在流體處理方面的一個(gè)重要分支，由于這一技術(shù)是生物芯片的基石，2003年被福布斯（Forbes）雜志評(píng)為影響人類未來(lái)15件最重要的發(fā)明之一。

 ②  微流控生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù) ——  微流控芯片

微流控芯片(MicrofluidicChip) ，又稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-Chip)或生物芯片。是利用MEMS技術(shù)將一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)縮微在一個(gè)玻璃或塑料基板上，從而復(fù)制復(fù)雜的生物學(xué)和化學(xué)反應(yīng)全過(guò)程，快速自動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)。其特征是在微米級(jí)尺度構(gòu)造出容納流體的通道、反應(yīng)室和其它功能 部件，操控微米體積的流體在微小空間中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而構(gòu)建完整的化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室。

這一技術(shù)將給基因、免疫、微生物和臨床化學(xué)等診斷領(lǐng)域帶來(lái)顛覆性突破，使威脅人類健康的諸多疾病如癌癥、心腦血管疾病的早期診斷和預(yù)防成為可能。生物芯片與生物靶向藥物的結(jié)合，推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)全面走向個(gè)性化醫(yī)療診療。
③  微流控生物反應(yīng)器之關(guān)鍵技術(shù)——  微流控芯片的制備

微流控芯片通過(guò)微細(xì)加工技術(shù)集成各種不同功能的單元，如微反應(yīng)池、微泵、微閥、檢測(cè)單元等。微通道加工技術(shù)與以硅材料二維和淺深度加工為主的集成電路芯片不同。微流控芯片微通道的兩個(gè)重要指標(biāo)是深寬比和微通道界面形狀。

深寬比指在基片上形成的微結(jié)構(gòu)的深度特征與寬度特征之比，高深寬比結(jié)構(gòu)加工難度較大。對(duì)于直接加工法，形狀特征與腐蝕的方向性有關(guān)，即各向同性或各向異性會(huì)形成不同的幾何形貌特征；對(duì)于復(fù)制加工方法，如熱模壓和模塑法等，微通道幾何形狀直接與模板形狀及加工工藝有關(guān)。
微流控芯片技術(shù)(Microfluidics)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上， 自動(dòng)完成分析全過(guò)程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。

2、微流控生物反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域：

① 微流控檢測(cè)分析芯片是新一代即時(shí)診斷（point of care，POC）主流技術(shù)，可直接在被檢對(duì)像身邊提供快捷有效的生化指標(biāo)，使現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、診斷、治療（處置）成為一個(gè)連續(xù)過(guò)程；也包括正在崛起的單細(xì)胞分析和第二代、第三代基因測(cè)序技術(shù)。

② 微流控反應(yīng)篩選芯片是迄今為止最重要的微反應(yīng)器，在高通量藥物篩選，生物材料合成，單細(xì)胞分析，測(cè)序等領(lǐng)域顯示了巨大的潛力；

③ 微流控細(xì)胞/器官芯片是哺乳動(dòng)物細(xì)胞及其微環(huán)境操控最重要技術(shù)平臺(tái)，可望部分替代小白鼠等模型動(dòng)物， 用于驗(yàn)證候選藥物，開展藥物毒理和藥理作用研究，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療。

3、微流控生物反應(yīng)器的前景：
        ① 我們?cè)诙鄠€(gè)場(chǎng)合提及，微流控生物反應(yīng)器是一種注定要被深度產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)技術(shù)， 它很可能作為下一輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的突破點(diǎn)之一，在相當(dāng)程度上影響人類經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。實(shí)際上，微流控芯片的第一輪產(chǎn)業(yè)化已在體外診斷領(lǐng)域啟動(dòng)，特別是其中的即時(shí)診斷，即在病人身邊，或者置于家庭、社區(qū)、事故災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)或資源匱乏地區(qū)的被檢對(duì)象身邊直接開展診斷的技術(shù)。

② 微流控生物反應(yīng)器已被列入李克強(qiáng)總理批示通過(guò)的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中提及：體外診斷產(chǎn)品要突破微流控芯片、單分子檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)全自動(dòng)核酸檢測(cè)系統(tǒng)等重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的高精度診斷產(chǎn)品。受國(guó)家政策的驅(qū)動(dòng)，下一輪產(chǎn)業(yè)化將要波及的有正在崛起的單細(xì)胞分析和第二代、第三代基因測(cè)序技術(shù)； 以及與之平行，正在急劇發(fā)展的用于超大規(guī)模和超高通量的藥物和其他材料篩選的液滴芯片技術(shù)，和用于制藥產(chǎn)業(yè)、個(gè)體化治療和化妝品產(chǎn)業(yè)等的組織-器官芯片技術(shù)。未來(lái)，微流控芯片還有望與半導(dǎo)體電子芯片技術(shù)深度對(duì)接，精準(zhǔn)操控在平面上移動(dòng)的成千上萬(wàn)計(jì)的用作反應(yīng)器的數(shù)字液滴，用于大規(guī)模測(cè)序中的文庫(kù)制備。

③ 中國(guó)的微流控生物反應(yīng)器研究起步很早，規(guī)模很大，一直在國(guó)際上處于很重要的地位。僅我的學(xué)生中就已有二，三十位教授、副教授和公司的老總，他們正領(lǐng)導(dǎo)著各自的微流控芯片研究團(tuán)隊(duì)或微流控芯片公司，活躍在全國(guó)各地。他們是中國(guó)第一代微流控芯片研究和開發(fā)隊(duì)伍的中堅(jiān)力量，他們的工作和國(guó)內(nèi)其他團(tuán)隊(duì)的工作一起，構(gòu)筑了中國(guó)微流控芯片研究和開發(fā)的核心基礎(chǔ)。隨著政府創(chuàng)新政策的推動(dòng)和全民創(chuàng)新意識(shí)得增強(qiáng)，我國(guó)的微流控芯片產(chǎn)業(yè)將會(huì)進(jìn)入一個(gè)重要的發(fā)展階段，并有望在世界范圍內(nèi)扮演一個(gè)非常重要的角色。

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