中国粉体网讯 微流控芯片技术，是指在微米级别的流道中，对微小剂量的流体进行精确操控与各类实验的先进技术。它宛如一个微观的生物医学实验室，将生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元，巧妙地集成到一块仅有几平方厘米的芯片之上，从而实现了分析全过程的微型化、自动化、集成化以及便携化。
玻璃通孔（TGV）技术聚焦于在玻璃基板上打造垂直的微小通孔，并在孔内填充诸如铜、金等金属，以此达成不同层面间的电气连接。与目前应用较多的聚合物基微流控芯片相比,玻璃材料因其生物相容性和化学稳定性适合于有机环境,其光学透明度允许对微通道内的流体过程进行实时可视化和分析,同时玻璃微通道和结构的制造具有很高的精度。
在微流控芯片中，TGV技术的应用使得芯片能够集成更多的功能模块。玻璃基板上的通孔可用于构建微流体通道，实现不同生物样品、试剂等流体的精确混合与反应。例如，在药物筛选微流控芯片中，通过TGV技术形成的微通道网络，可以将多种不同的药物和细胞样本按照预设的比例和顺序进行混合，模拟药物在体内的作用环境，从而快速、准确地评估药物的疗效和安全性。同时，TGV技术实现的电气连接，能够将传感器、微泵、微阀等多种功能元件集成在芯片上，极大地提高了芯片的集成度。这种高度集成化不仅使得微流控芯片的功能更加强大，还实现了芯片的微型化。小型化的芯片便于携带和操作，更适合在基层医疗、现场检测等场景中应用，为生物医学检测的普及化提供了可能。
近些年来越来越多学者基于TGV技术研发不同功能的微控流芯片。Segerink等人设计了一种由玻璃微通道和平面电极对组成的微流控芯片,用于精子浓度的快速测量；Floris等人设计了一种玻璃基的器官实验室芯片(LOC)用于测定血液中的锂浓度，在双相情感障碍患者的治疗中具有重要意义；Hirama等人采用湿法腐蚀和喷砂法制作了基于玻璃基底的器官芯片(OOC)器件,并与基于PDMS的器件进行了对比,玻璃OOC产生了稳定的介质流动,提高了细胞的粘附性以及抗小分子吸收能力；意大利学者Perrone等人利用CO2激光烧蚀法在石英玻璃上制备了用于测试药物在血管中渗透性等生物医学研究的蛇形微流控芯片。
OCC系统示意图 来源：HIRAMA.Glass based organ-on-a-chip device for restricting small molecular absorption
国内学者们也一直致力于玻璃微流控芯片的研究。中国科学院上海微系统所用湿法腐蚀和超声波钻孔工艺在玻璃衬底上制备了微流控芯片；中国科学技术大学和日本RIKEN中心合作开发了一种利用飞秒激光脉冲加工八层玻璃微流体通道的方法,该技术在即时诊断、多器官系统建模以及颗粒混合和分离的复杂研究等方面发挥作用。
尽管目前TGV技术在应用中仍面临一些挑战，但随着材料科学、微纳加工技术以及生物医学工程等多学科的不断交叉融合与创新发展，相信这些问题会逐步得到解决。未来，TGV技术有望在微流控芯片领域实现更多突破，如进一步提高芯片的集成度和性能，拓展其在生物成像、组织工程、细胞治疗等更多生物医学领域的应用，为人类健康事业带来更多福祉。
参考来源:
刘丹.玻璃通孔成型工艺及应用的研究进展
PERRONE.Poten tial of CO2-laser processing of quartz for fast prototyping of microfluidic reactors and templates for 3D cell assembly over large scal
HIRAMA.Glass based organ-on-a-chip device for restricting small molecular absorption
Wang.Multi layered skyscraper microchips fabricated by hybrid “all-in one” femtosecond laser processing
(中国粉体网编辑整理/月明)
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