Kỹ thuật số Micro Flow Control

Còn được gọi là công nghệ phòng thí nghiệm chip, vi lưu lượng kỹ thuật số có nhiều lợi thế trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học đời sống. Bao gồm tiềm năng cao về tính di động, cũng như giảm đáng kể lượng tiêu thụ thuốc thử hoặc mẫu (hiếm hoặc đắt tiền). Các lợi thế đáng chú ý khác bao gồm công suất thông lượng cao được cung cấp bởi hệ thống và không yêu cầu tiêu thụ điện năng quá mức do kích thước nhỏ của nó.

Còn được gọi là công nghệ phòng thí nghiệm chip, vi lưu lượng kỹ thuật số có nhiều lợi thế trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học đời sống. Bao gồm tiềm năng cao về tính di động, cũng như giảm đáng kể lượng tiêu thụ thuốc thử hoặc mẫu (hiếm hoặc đắt tiền). Các lợi thế đáng chú ý khác bao gồm công suất thông lượng cao được cung cấp bởi hệ thống và không yêu cầu tiêu thụ điện năng quá mức do kích thước nhỏ của nó. Cụ thể như sau:

Ưu điểm của Digital Micro Flow Control:

1, Giảm tiêu thụ thuốc thử và mẫu

Công nghệ điều khiển dòng chảy vi mô có thể đạt được việc kiểm soát khối lượng giọt của các mức microliter hoặc thậm chí nalliter, cách kiểm soát giọt rời rạc này có tính linh hoạt hơn, làm giảm đáng kể việc tiêu thụ thuốc thử và cải thiện việc sử dụng thuốc thử và mẫu.

Ví dụ, xét nghiệm chẩn đoán chỉ cần lấy 50 microlitre máu (khoảng kích thước của một giọt mưa) từ bệnh nhân để thực hiện nhiều xét nghiệm, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với trẻ sơ sinh.

2, Tốc độ chẩn đoán nhanh

Các giọt có kích thước dưới microlit có thể được kiểm soát, cho phép phản ứng nhanh. Những giọt này hoạt động nhanh chóng trong một hệ thống hoàn toàn tự động, mang lại kết quả nhanh chóng, cải thiện hiệu quả phân tích và phát hiện.

3, Thực hiện nhiều thử nghiệm song song

Điều khiển tự động và lập trình có thể được thực hiện, điều khiển lập trình chất lỏng cho phép nhiều phân tích đồng thời trên cùng một chip, giảm tiêu thụ nhân lực và ảnh hưởng của lỗi hoạt động của con người ở một mức độ nào đó, giảm yêu cầu đối với kỹ thuật viên.

4. Chi phí dụng cụ thấp, dấu chân nhỏ

Thiết kế chip đơn giản, chi phí thấp, chip có khả năng mở rộng mạnh mẽ, cung cấp cơ sở nghiên cứu cho phân tích thông lượng cao, do đó, nền tảng thử nghiệm được điều khiển bởi vi lưu lượng không chỉ giảm chi phí thuốc thử, mà còn giảm đáng kể chi phí thiết kế và sản xuất chip.

Nguyên tắc và cách làm việc:

1. Tạo giọt và kiểm soát:

Trong microfluidic kỹ thuật số, chất lỏng tồn tại dưới dạng các giọt nhỏ. Mỗi giọt được điều khiển riêng biệt trên một mảng điện cực tạo ra điện bằng cách áp dụng một điện trường cục bộ (ví dụ, điện trường hoặc chênh lệch điện áp điện cực) cho phép các giọt di chuyển trên bề mặt.

Chủ yếu sử dụng là hiệu ứng ướt điện. Trong hiệu ứng này, các giọt thay đổi góc tiếp xúc trên các điện cực khác nhau tùy thuộc vào sự thay đổi điện trường, do đó đẩy các giọt theo một hướng cụ thể.

2. Hiệu ứng ướt điện:

Góc tiếp xúc của giọt với bề mặt điện cực thay đổi khi điện áp được áp dụng cho điện cực. Nếu điện trường trên điện cực đủ mạnh, các giọt sẽ di chuyển theo hướng điện trường. Bằng cách kiểm soát các điện cực khác nhau, các giọt có thể di chuyển theo một con đường định trước trên toàn bộ bề mặt chip.

3. Kiểm soát hoạt động của giọt:

Xử lý: Bằng cách thay đổi điện áp của mảng điện cực, các giọt có thể di chuyển theo một con đường xác định trước. Phương thức di chuyển này có thể thực hiện xử lý chính xác các giọt nước.

Tổng hợp và phản ứng: Nhiều giọt có thể hội tụ tại một vị trí cụ thể để phản ứng hóa học hoặc các hoạt động khác. Ví dụ, bằng cách áp dụng điện trường trong một khu vực cụ thể, các giọt có thể tổng hợp hoặc trộn các tác nhân khác nhau tại một vị trí cụ thể.

Tách và phân phối: Các giọt khác nhau có thể được tách hoặc phân phối bằng cách điều chỉnh điện trường. Phân phối thông lượng cao và xử lý mẫu có thể đạt được.

Các chip sinh học ban đầu dựa trên ý tưởng về một microarray DNA, một mảnh thủy tinh, nhựa hoặc chất nền silicon trên đó các mảnh DNA (đầu dò) được gắn vào microarray. Tương tự như một microarray DNA, một mảng protein là một mảng nhỏ trong đó nhiều chất bắt khác nhau (thường là kháng thể đơn dòng) được lắng đọng trên bề mặt chip. Chúng được sử dụng để xác định sự hiện diện và/hoặc số lượng protein trong một mẫu sinh học, chẳng hạn như máu. Nhược điểm của mảng DNA và protein là chúng không thể tái cấu trúc hoặc mở rộng sau khi sản xuất. Hiện tại, điều khiển vi lưu kỹ thuật số đã được mô tả như một phương tiện để thực hiện PCR kỹ thuật số.