微流控芯片的制造
微流控技術在基因測序、個性化醫(yī)療、藥物發(fā)現(xiàn)、基因治療、可穿戴設備和IVD檢測等領馭中正在加速。微流控技術提供的解決方案，在若干領域的應用已經肉眼可見的激增。眾多擁有微流體知識產權的初創(chuàng)公司正在迅速出現(xiàn)和業(yè)務大幅度增長。當然老牌醫(yī)療器械和制藥領馭的巨頭也在加快推出微流控芯片相關產品。
BIOFOUNT 您優(yōu)質的微流控芯片制造選擇
?
BIOFOUNT作為傳統(tǒng)IVD制造企業(yè)，我們能理解生物領域微流控技術的應用，和快速高效地制造出微流體設計的產品，和協(xié)助我們的客戶快遞制造出微流控產品和進入下一次產品迭代。
?
微流控產品設計
我們多年在生物領域的經驗，使BIOFOUNT獲取了微流體產品開發(fā)和制造的重要經驗和專業(yè)知識。如果您目前正在構思、改進或驗證微流控技術的應用，我們邀請您與我們在模具、材料、化學、生物、膜分離及材料表面處理領域的專家進行溝通和討論。或許在我們這里您能獲取一些專業(yè)的建議。
?
如何設計和制造微流控芯片？
微流控芯片是否可以制造，對于一個新的微流控芯片產品來說非常重要。BIOFOUNT的工程師已經協(xié)助我們的客戶多次解決微流控芯片的制造問題。我們可以從項目開始，即可判斷客戶的微流控芯片產品是否完全具備生產條件，或者應該做那些更改，當然我們也會提前判斷出潛在的風險。
?
微流控是一種廣泛應用技術。微流控中的微通道的主要功能是將液體引入微流控裝置中。液體可以是PBS、水或油的介質。也可以是其他液體樣本，如：血液、汗液、唾液、尿液、精液或污水等。微流控裝置中的液體可能會攜帶的微粒有如：細胞、類器官、水凝膠珠或磁珠等。這些液體也可能含有化合物或試劑，如：藥物、染料、酶或營養(yǎng)物質。當然也可以是用于化學合成的試劑，例如：單體，或用于提取的試劑，如：有機溶劑等。
在大多數(shù)情況下，微流控的流道可以作為反映室、分離通道、成像室，也可以作為排出通道等作用。
?
不管在微流控流道中的具體應用是什么，總有一些設計來限制和控制它，BIOFOUNT耗材公司可以準確評估您設計微流控芯片產品的可制造性和需要配備的生物屬性。
?
常見微流控制造技術：
※ 微流控芯片入口和流道需要適當?shù)呐c彼此保持距離或與微流控芯片邊緣保持距離，避免泄漏發(fā)生。
※?避免脫模問題出現(xiàn)，微流體芯片模具不應過度使用。
※?為了微流控芯片便于切割、劃片和防止翹曲，布局盡可能保持為矩形。
※?避免微流控芯片的圓形橫截面，流道橫截面最好是正方形。
※?避免微流控芯片過寬的流道（小縱橫比）或流道過窄（大縱橫比）。
※ 微流控芯片流道的深度盡可能保持恒定。如必須改變深度，盡可能循序漸進。較少的步驟對應于較低的制造成本。
※?避免微流控芯片出現(xiàn)負拔模斜度。
※?避免過度使用微流控功能。
為避免由于設計問題在微流體中產生不必要的壓力，我們對微流控芯片流道設計做了一些總結
?
微流控芯片中較長的流道設計也會相應產生較高的壓力。如果10mm長的流道微流控裝置入口處壓力為1bar的話，把流道長度增加到20mm，則壓力約為2bar。當然較小的橫截面也會造成微流控裝置的壓力較高。這意味著，在相同的流速和相同長度流道情況下，100umx100um橫截面流道中產生的壓力遠高于200umx200um通道。BIOFOUNT可協(xié)助您估算不同流體粘度、流速和通道幾何形狀條件下的壓力。為了減微流道產生的壓力微流控的設計人員往往會選擇過長的流道長度。例如：如您需要的微流道截面積是10平方毫米，實際25毫米的流道就可以完成大部分微流控芯片所需的功能。按照該比例，芯片中的壓力可以降低到大約1/4。如果某些產品需要的流道過窄，可以選擇雙層芯片。
?
微流體材料
?
1.?PDMS微流控芯片：
聚二甲基硅氧烷又：PDM,是大多數(shù)微流控芯片項目的首選材料。PDMS也是許多應用中最合適的微流控芯片材料。大多數(shù)微流控芯片項目第一選擇是使用PDMS進行產品測試，主要是因為其快速的制作周期和適用性廣泛。如果制作PDMS微流控芯片所需的設備和技術都滿足的情況下，全新設計的PDMS基芯片在幾天內便可制造生產出來，有時一天也夠了。此外，PDMS芯片的迭代成本合理，然而，PDMS芯片可能不是量產（+200000/年）項目的首選材料。主要是因為它的固化時間太長，一小時起步。相比之下，注塑成型的熱塑性微流控芯片可以在幾秒鐘內出模，使注射成型工藝更適合于微流控芯片的大規(guī)模生產。
既然PDMS效率這么低，那么為什么PDMS成為某些微流控芯片的首選材料呢？原因有幾個：首先是PDMS材料具有分辨率高和透光性好的特征。未固化PDMS是一種低粘度的預聚物，適合納米級模具使用。這意味著使用PDMS可以制造亞微米微流控芯片產品。如果微流控芯片必須使用小于10um的流道來實現(xiàn)微流控功能的話，那么PDMS基的微流控芯片就是最佳選擇。使用任何其他材料都很難實現(xiàn)10um級的芯片生產。PDMS微流控芯片還具有另一個有趣的特性，稱為：高保真度。例如，如果一個芯片需要有10um的特征，且需要在接合處非常鋒利，那么PDMS微流控芯片既可以提供鋒利度，又可以滿足精度。所以在PDMS中，20umx20um的正方形在外殼后看起來很像正方形，而在注塑芯片中，20um x20um的大多是圓形。
?
PDMS微流控芯片還具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。PDMS是一種彈性體材料，該屬性意味著其力學性質類似組織，這使得PDMS對組織芯片、上器官芯片、人體芯片、類器官芯片的制造、細胞培養(yǎng)芯片等具有特殊的優(yōu)勢。PDMS具有接近零的自動熒光，這意味著如果微流體應用需要熒光成像非常適合選PDMS，如：細胞分選或染色。最后，PDMS微流控芯片可以在不需要膠水或加熱的情況下與PDMS或者其他材料進行鍵合。熱粘合或激光粘合是微流控芯片的首選的鍵合方式，但可能會扭曲流道的幾何形狀。
?
2.?硅基微流控芯片
如果您要求微流控芯片的分辨率、保真度或者高縱橫比，那么PDMS替代品唯一可以備替代的材料是硅。硅片（與太陽能電池板中使用的材料類似）可以使用一種名為深度反應離子蝕刻（DRIE）的工藝成形為非常精細和高縱橫比流道。DRIE工藝制造的微流控芯片經過切割、鉆孔并可粘合到密封層上。當然鍵合硅片非常具有挑戰(zhàn)性，而且硅材料是不透明的。但硅片在需要導電性或導熱性的方面有絕佳的優(yōu)勢。
?
3.玻璃基微流控芯片
玻璃微流體芯片也很有意思。玻璃微流控芯片配件通常是采用濕法蝕刻的工藝制成。該工藝適用于較大尺寸的流道。造流道入口需要鉆孔，這使得玻璃芯片并不適合批量生產。此外，玻璃微流控芯片需要高壓和高溫才能完成密封。在微流控芯片制造過程中，玻璃相對于其他材料的主要優(yōu)勢是：化學兼容性非常棒。PDMS或聚酯等材料與大多數(shù)有機溶劑或酸/堿液體互溶或者溶出非常高。此外，玻璃芯片的使用溫度可超過200攝氏度。大多數(shù)聚酯類材料在120攝氏度既會軟化，但PDMS微流控芯片在200攝氏度以下比較穩(wěn)定。
