微流控芯片&微流控系统在食品安全方面的应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011/3/26,#,微流控芯片,&,微流控系统,在食品安全方面的应用,Group One,Presentation,：徐明辉,PPT Maker:,刘磊,Data:,王轲 陈雅琪,Preview,仪器介绍,原理简析,重要应用,Part 1:,仪器介绍,综述：,微流控芯片,技术是,把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,，自动,完成分析全,过程由于,它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域,效率高,易普及,Part 1:,仪器介绍,特点,：,高分析或处理速度,低成本,制作成本,环境成本,原料成本,微小尺寸,区分标准一（芯片材料）：,硅芯片,玻璃芯片,石英芯片,高聚物芯片,硅,-,玻璃、硅,-,石英、玻璃,-,高聚物,等复合材料芯片,Part 1:,仪器介绍,分类,：,区分标准二（功能需求）,：,高,分辨分离,芯片,微,采样,(,进样,),芯片,微,检测,(,传感器,),芯片,细胞,分析,芯片,前处理芯片,化学,合成,芯片,多功能,集成,芯片,Microfluidic chip,Its a lab on a chip!,Part 2:,原理简析,主要依托学科：,分析化学,、,MEMS,（微机电系统）,结构,特征：微管道网络,工作原理：微管,道中流体,控制,前处理功能：多种,技术供,选择,集成化对象：全部化学分析功能,应用领域：全部,分析,领域,微流控分析芯片是通过微细加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件，窗口和连接器等功能元件像集成电路一样，使它们集成在芯片材料,(,基片,),上的微全分析系统。

其结构和加工特点如下：,1),以微管道为网络，将微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件等连接在一起，对加入微通道中的流体进行控制与分离测定，以完成多种分析功能，如采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等2),微流控分析芯片的面积为几个平方厘米3),微管道宽度和深度为微米级4),芯片材料已从硅片发展到玻璃，石英，有机聚合物等，因此也发展了有机聚合物材料的加工技术在传统的光刻和蚀刻的基础上发展了模塑法，热压法，激光烧蚀法，,LIGA,技术和软光刻等新方法Part 2:,原理简析,结构及加工特点：,Part 2:,原理简析,材料及光刻、蚀刻技术：,微流控分析芯片的材料：,用于制作微流控分析芯片的材料有单晶硅、无定形硅、玻璃、石英、金属和有机聚合物，如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯,(PMMA),、聚碳酸酯,(PC),和聚二甲基硅氧烷,(PDMS),等光刻和蚀刻技术：,微细加工技术是微流控分析系统发展的前提条件微流控分析芯片上微通道的制作，起源于制作半导体及集成芯片所广泛使用的光刻,(lithography),和蚀刻技术,(etching),它是用光胶、掩模和紫外光进行微制造，工艺成熟，已广泛地用于硅，玻璃和石英基片上制作微结构。

光刻和蚀刻的基本工序,高分子聚合物基片上制作微通道的技术有模塑法，热压法，,LIGA,技术，激光烧蚀法和软光刻等软光刻是相对于微制造领域中占主导地位的光刻而言的微图形转移和微制造的新方法因光刻不但需要昂贵的设备和超净实验室，也不能在曲面上加工微结构从,1995,年开始，,G.Whitesides,等以自组装单分子层,(self-assembled monolayer,SAMs),，弹性印章,(elastomeric stamp),和高聚物膜塑技术为基础，发展了一种新的低成本的微细加工新技术“软光刻”软光刻技术的核心是图形转移元件,-,弹性印章方法有微接触印刷法，毛细微模塑法，转移微模塑法和微复制模塑法等它不仅可在高聚物等材料上制造复杂的三维微通道，而且可以改变材料表面的化学性质，有可能成为低成本的微流控分析芯片的新方法Part 2:,原理简析,高分子聚合物微流控芯片的加工技术：,模塑法复制弹性印章,Part 3:,重要应用,以食品安全为例,检测食物中的重金属离子,项目,建立了一种用于重金属离子现场检测的多通道无动力微流控芯片及其使用方法该微流控芯片包括流体流动的通道片层和芯片基片，两者都由聚二甲基硅氧烷（,PDMS,）制成，其优点在于该芯片的进样方式不需外部能量，仅仅利用聚二甲基硅氧烷的存储气体的能力，经过抽真空前处理就可以达到现场使用的效果。

本微流控芯片与不同种类的金纳米探针结合，适用于现场不同种类的重金属离子实时快速检测整个芯片试剂盒包含密封的,8,通道微流控芯片和独特设计的纳米生物探针建立,的是一种多通道的无动力的微流控芯片，其与特定纳米探针相结合，可以实现多个重金属离子样品的现场快速并行检测当前，环境保护日益受到重视，该技术将为现场监控水环境中的重金属污染提供一种非常便捷而使用的,工具,应用前景：长期以来，重金属污染受到人们的广泛关注，工业活动导致的汞、铅、镉、铬等重金属污染的生物毒性非常显著，给人类健康和环境造成极大危害以汞为例，全世界汞的年排放量约,1.5,万吨，主要来源于汞矿、冶金、氯碱工业、电器工业和矿物燃料的燃烧这些无机汞进入大气循环和水体循环系统后，在生物体内转化成有机汞（甲基汞、乙基汞），毒性大大增强最终在食物链的各个环节中累积，给人类的健康和生存带来巨大威胁因此，对环境重金属离子的监测十分重要常规的检测仪器包括电感耦合等离子质谱仪、原子光谱法、分光光度法等，这些大型仪器需要复杂样品前处理，仪器笨重昂贵，不适合快速、实时、现场检测，所以开发具有此功能的微型化检测器件势在必行Part 3:,重要应用,以食品安全为例,无动力微流控芯片检测重金属,离,子,的工作原理,Part 3:,重要应用,以食品安全为例,多通道微流控芯片实样,结束语：,作为一门具有极大应用潜力的新学科，微流控芯片技术的发展令人瞩目，但是继续发展既需要强大先进的技术支撑，更需要先进的理论指导，,TAS,在发展中还需要更多的基础理论来更深入地理解和掌握物质在微米尺度流动状态下的行为，这些都对相关的理论研究提出了新的挑战！,Thanks for watching!,Group one 2011.03.27,。