作(zuò)者：葉嘉明(míng)  來(lái)源：霆科(kē)生(shēng)¥$☆物(wù)、貝殼社

微(wēi)流控芯片已經發展成為(wèi)一(yī)門(mén)>'涉及材料、化(huà)學、物(wù)理("×lǐ)、微(wēi)機(jī)電(diàn)、生(shēng)物δλ ★(wù)、醫(yī)學等領域的(de)綜合性交叉學科(kē)，我從(c∞‌óng)2003年(nián)研究生(shēng)階段在← &Ω導師(shī)田昭武院士的(de)引領下(xià)有(yǒu)↓§∞×幸進入這(zhè)個(gè)前沿領域，先‌← ↕後從(cóng)事(shì)基礎研究、應用(yòng)研究、産品開(k ∞₹"āi)發工(gōng)作(zuò)，到(dào)今≥₽δ'天開(kāi)始走上(shàng)創業(yè)的(de)道(dào)路(γ↓lù)，也(yě)僅僅隻能(néng)說(shuō)局部地(dì↑Ω')領略到(dào)微(wēi)流控芯片這(zh‍π≠è)個(gè)偉大(dà)“藝術(shù)平台”的(de)γ 魅力。因此，今天在有(yǒu)限的(de)時(shí)間(jiāσ✔n)裡(lǐ)，我主要(yào)結合個(gè)人(rén)體'≈∏≥(tǐ)會(huì)談談微(wēi)流控芯片技(jì)術(shù)的(de$•)一(yī)些(xiē)觀點，希望能(n‌≈αéng)夠起到(dào)“抛磚引玉”的(de)作(zu↑♥₹ò)用(yòng)。

另外(wài)，本人(rén)在博士後階段師(shī)從(có★δng)于微(wēi)流控芯片領域著名專家(jiā)——林(lín)炳承教授&>$，此次分(fēn)享的(de)內(nèi)容部分(fēn)引用(yòn ♥≥g)了(le)中科(kē)院團隊近(jìn)二十年(nián)來(lái)§'©在微(wēi)流控芯片領域豐碩的(de)科(kē)研成果，以及導師(shī)林✔×  (lín)炳承教授的(de)觀點。

今天我和(hé)大(dà)家(jiā)分(fēn)享的(de)主題是(shì)£✘♥“微(wēi)流控芯片——注定要(yào)被深度​♠δ産業(yè)化(huà)的(de)科(kē)學↕★✘•技(jì)術(shù)”。

（一(yī)）微(wēi)流控芯片簡介

1.1 微(wēi)型化(huà)、集成化(huà)和(héσλ ∞)智能(néng)化(huà)，是(shì)現(xiàn)代科(kē)技(δα↓jì)發展的(de)一(yī)個(gè)重要(yào)趨勢。伴随著β↔₽(zhe)微(wēi)機(jī)電(diàn)加工(gōng)系統π€λ（MEMS）技(jì)術(shù)的(de)發展，電(₹₩•diàn)子(zǐ)計(jì)算(suànΩ"ε☆)機(jī)已由當年(nián)的(de)“龐然大(dà)物(wù)”演ε∑↕±變成由一(yī)個(gè)個(gè)微(wēi)小(x≈ iǎo)的(de)電(diàn)路(lù)集 ♣ 成芯片組成的(de)便攜系統，甚至是(shì)一(yī)部∏∏§微(wēi)型的(de)智能(néng)手機(jī)。

與之發展類似，今天我們介紹的(de)微(wēi)流控芯片，又(y↔£πòu)稱芯片實驗室（Lab-on-a-Chip），是(shì)一(yī)種以在微(wēi)納米尺度空φ←(kōng)間(jiān)中對(duì)流體(tǐ)進行(xíng)操控為✔↕↓(wèi)主要(yào)特征的(de)科(k₹♥δ ē)學技(jì)術(shù)，具有(yǒu)将生(sh☆§ēng)物(wù)、化(huà)學等實驗室的(de)基本∏•‍≠功能(néng)諸如(rú)樣品制(zhì)備、反應、分(fēn ←©)離(lí)和(hé)檢測等縮微(wēi)到(d​↔↕₩ào)一(yī)個(gè)幾平方厘米芯片上(shàng↑↓')的(de)能(néng)力，其基本特征和(hé)最大(dà)₹φ •優勢是(shì)多(duō)種單元技(jì)術(shù)在整體(tǐ)<↑×可(kě)控的(de)微(wēi)小(xiǎo)平台上(shàngδε☆∑)靈活組合、規模集成。

1.2 各種材質和(hé)功能(néng)的(de)微©∞★(wēi)流控芯片及實驗室相(xiàng)關配套儀器(qì)

微(wēi)流控芯片早期也(yě)是(shì"π)從(cóng)MEMS技(jì)術(shù)發展而來(lái)，通(tō££δng)過微(wēi)加工(gōng)工(gōng)藝在矽、金(jīn)‍×↑屬、高(gāo)分(fēn)子(zǐ)聚合物(wù)、玻璃、石英等材質的÷ε (de)基片上(shàng)，加工(gōng)出微(wēi)☆≠σ₹米至亞毫米級的(de)流體(tǐ)通(tōng)道(d±≠‍ào)、反應或檢測腔室、過濾器(qì)或傳感器(qì)等各©✔α←種微(wēi)結構單元，而後在微(wēi)¶•米尺度空(kōng)間(jiān)對(duì)流體(t&™™ǐ)進行(xíng)操控，配合流體(tǐ)控制(zhì)或分(fēn)析∞σ≤©儀器(qì)自(zì)動完成生(shēng)∑₹§物(wù)實驗室中的(de)提取、擴增、萃取、标記、¶★分(fēn)離(lí)、分(fēn)析，✔≠$÷或者細胞的(de)培養、處理(lǐ)、分(fē♠ ≈n)選、裂解、分(fēn)離(lí)分(fēn)析等過>•≤程。

1.3 微(wēi)流控芯片的(de)發展及應用(yòng)領域

上(shàng)世紀90年(nián)代初，A.Manz等人(rén)采用(yòng)芯片實現(xiàn)了(le)此前一(yī)直在¥€毛細管內(nèi)完成的(de)電(diàn)泳分(fēn)∞‍★離(lí)，顯示了(le)它作(zuò)為(wèi)一(yī)種分(fēn)§±析化(huà)學工(gōng)具的(de)潛力；90年(nián)代中期，美(měi)國(guó)國(guó)防部提出對(d↓ →uì)士兵(bīng)個(gè)體(tǐ)生(shēng)化(β≥huà)自(zì)檢裝備的(de)手提化(huà)需求催生(sh✔ ♣ēng)了(le)世界範圍內(nèi)微(wēi)流控芯片¥®€的(de)研究；在整個(gè)90年(nián)代，微(wēi)流控芯片更多(duō)的(de)被認為(wèi)↔'是(shì)一(yī)種分(fēn)析化(huà)學平∏×£✘台，因此往往和(hé)“微(wēi)全分(fēn)析系統”（Micro Total Analysis∞<✔ System, u-TAS）概念混用(yòng)。因此，原則上(shàng)，♠÷微(wēi)流控芯片作(zuò)為(wèi)一(yī)種“微(wēi)全§→€$分(fēn)析”技(jì)術(shù)平台可(kě)以應用✘>(yòng)于各個(gè)分(fēn)析領域 φ≤，如(rú)生(shēng)化(huà)醫(yī)療診斷、食品和(hé)商品檢 ↑驗、環境監測、刑事(shì)科(kē)學、軍事(shì)¶β科(kē)學和(hé)航天科(kē)學等重要(yào)應用(yòσ₩±εng)領域，其中生(shēng)物(wù€♦σ¶)醫(yī)學分(fēn)析是(shì)熱(rè)點。

2000年(nián)G. Whitesides等關于PDMS軟刻蝕的(de)方法在Electrophoresis上(shàng)發表，2002年(nián)S. Quake等以微(wēi)閥微(wēi)泵控制(zhì)為(wèi)主要(yà✘¶'o)特征的(de)“微(wēi)流控芯片大(dà)規模 ↓♦集成”文(wén)章(zhāng)在Science上(shàng)發表，這(zhè)些(xiē)裡(lǐ)程碑>≤Ω 式的(de)工(gōng)作(zuò)使學術(shù)界和(hé)産業₽↕©(yè)界看(kàn)到(dào)了(le)微(wēi)流 &$®控芯片超越“微(wēi)全分(fēn)析系統”的(de)概念而發展♥×↔↕成為(wèi)一(yī)種重大(dà)的(de)科(kē)學技(jì)術(s✔β♣≠hù)的(de)潛在能(néng)力。例如(rú)，利用(yòn×&αg)微(wēi)流控芯片作(zuò)為(wèi)一(yī)種©↑→←微(wēi)反應器(qì)，通(tōng)過在微(wēi)流控芯片上(shγ<₽±àng)開(kāi)展組合化(huà)學反應或結合液滴技£•©♣(jì)術(shù)，有(yǒu)望用(yò‌σ ng)于藥物(wù)合成與篩選，或納米粒子(♥≤σzǐ)、微(wēi)球、晶體(tǐ)等的(d•↓×&e)高(gāo)通(tōng)量、大(dà)規模制(zhì)備， ≠甚至形成一(yī)種“芯片上(shàng)™↓的(de)化(huà)工(gōng)廠(chǎng)或制(zhì)藥廠(ch≈×±ǎng)”。

（二）微(wēi)流控芯片的(de)戰略意義

自(zì)微(wēi)流控芯片誕生(shēng)以來∞€÷(lái)，一(yī)直受到(dào)學術(shù)界≈♥♦↑和(hé)産業(yè)界的(de)極大(d↔♠à)關注。2001年(nián)，“Lab on a Chip”雜(zá)志(zhì)創刊，它很(hěn)快(♠←kuài)成為(wèi)本領域的(de)一(yī)種主流刊物(wù)，引領₽↑✘∑世界範圍微(wēi)流控芯片研究的(de)深入開(kāi)展。2004年(nián)美(měi)國(guó)Business 2.0雜(zá)志(zhì)在一(yī)篇封面文(wé‍→$♥n)章(zhāng)把芯片實驗室列為(wèi)“改變未來(láiλ​≈±)的(de)七種技(jì)術(shù)之一(y♥&ī)”。2006年(nián)7月(yuè)Nature雜(zá)志(zhì)發表了(le)一(yī)期題為(↔≠"δwèi)“芯片實驗室”專輯，從(cóng)不(bù)同角度闡述了(le)£λ©₽芯片實驗室的(de)研究曆史、現(xiàn)狀和(hé)應用(yòng↓ ×♦)前景，并在編輯部的(de)社評中指出：芯片實驗室可(kě)能(néng‌↕)成為(wèi)“這(zhè)一(yī)世紀↕€↔的(de)技(jì)術(shù)”。至此，芯片實驗室所顯示的(de)戰略性Ωβ≥'意義，已在更高(gāo)層面和(hé)更大(dà)範圍內(nèi)被£♠φ學術(shù)界和(hé)産業(yè)界所認同。

2.1 作(zuò)為(wèi)一(yī)種戰略性的(de)科(kē)學技(jì)β¥δ‌術(shù)，微(wēi)流控芯片的(de)∑‌≠發展有(yǒu)它的(de)內(nèi)在必然性 ↔

首先，微(wēi)型化(huà)是(shì)人(γ©☆•rén)類社會(huì)發展的(de)一(yī)種趨勢，面∑¥對(duì)我們所生(shēng)存的(d‌‌←e)已經消耗過度的(de)地(dì)球，微•×λ₩(wēi)型化(huà)反映了(le)人(r>∞≥•én)類對(duì)資源枯竭的(de)憂慮和(hé)對(duì€ε)資源利用(yòng)的(de)優化(huà)。其次，世界上∑β> (shàng)有(yǒu)太多(duō)的(de)技(jì)術(shù↔₩)和(hé)流體(tǐ)操控有(yǒu)關，而當被操控的(de)流₽ ↕"體(tǐ)在一(yī)個(gè)微(wēi)米尺度₩​™δ的(de)空(kōng)間(jiān)裡(lǐ)流動的(de)時(shí)®Ω↕候，會(huì)出現(xiàn)很(hěn)多(duō)新的&♠π(de)現(xiàn)象，其中的(de)一(yī≤↔γ)部分(fēn)至今還(hái)沒有(yǒu)被我們所充分(f✘§♦ēn)認識。第三則是(shì)基于對(duì)系統研究的(de)需求。γ€≤系統學研究整體(tǐ)，更研究構成整體(tǐ)的(de)各個(gè)局部≠✘Ωφ之間(jiān)的(de)相(xiàng)ε✘¶互聯系，自(zì)古以來(lái)，人(rén)類一(yī)直缺≈ 少(shǎo)微(wēi)小(xiǎo)但(dàn)又(yòu)能(né÷φ∞ng)操控全局的(de)工(gōng)具，微(wēi)流控芯片能(nén<$α§g)承載多(duō)種單元技(jì)術(shù)并使之靈活組™♦合和(hé)規模集成的(de)特征使其可(kě)能(nénλ¥✘g)成為(wèi)系統研究的(de)重要(yào)平台。

2.2 微(wēi)流控芯片的(de)戰略意義還(•☆δλhái)根植于它和(hé)信息科(kē)學、信息技(jì)術(₹₹★•shù)的(de)特殊關系

一(yī)般認為(wèi)，在二十世紀，人(rén)們借助于電(diàn)↕'Ω¶子(zǐ)在半導體(tǐ)或金(jīn)屬中流€♠≤λ動得(de)到(dào)的(de)“信息”，成就(jiσφ→ù)了(le)具有(yǒu)戰略意義的(de)信息科(kē)學∞₹✘£和(hé)信息技(jì)術(shù)；而在二十一(yī)世紀，通(tōng) δδε過帶有(yǒu)可(kě)溶性生(shēng♣✘)物(wù)分(fēn)子(zǐ)或懸浮細胞的(de)水(sh&↔πσuǐ)溶液在微(wēi)流控芯片通(tōng)道(dào)或平面上(£↑ ₩shàng)流動以研究生(shēng)命，理(lǐ)解生(shēng)命，以至'§≥部分(fēn)地(dì)改造生(shēng)命，将有(yǒu)可(kě‍∞)能(néng)同樣成就(jiù)一(yī)種新的(de)具有₽δ(yǒu)戰略意義的(de)科(kē)學技(₽±♠jì)術(shù)：微(wēi)流控學。因為(∑✘φδwèi)，“生(shēng)命”和(hé)“信息”構成了(le)現(xiπδàn)代科(kē)學技(jì)術(shù)的(& ™de)核心。

2.3 微(wēi)流控芯片——當今國(guó)家(jiā)産業(yè)轉 £✘型的(de)一(yī)種先導型科(kē)學技(jì)術(shù)

微(wēi)流控芯片是(shì)注定要(yào)被深度産業(yè)化(huà)∏★↕ 的(de)科(kē)學技(jì)術(shù)。這(z₽÷≤hè)種判斷首先當然是(shì)源于全球性産業(yè)轉型需求的(de)∞$不(bù)可(kě)逆轉，需求加劇(jù)，進程加快♣∑™(kuài)；另一(yī)方面，或許更為(wèi)重要(yào)的(de)，ε‍ 則是(shì)基于對(duì)這(zhè)一γφασ(yī)科(kē)學技(jì)術(shù)在一(yī)些(xiē)重大(∑φ& dà)領域不(bù)可(kě)替代性的(de)認識∞φ，而這(zhè)種認識隻是(shì)在最近(λ→↕jìn)的(de)若幹年(nián)內(nèi)才被人(rén)們所逐步接受£​。它很(hěn)可(kě)能(néng)發展成為(wèi)當今産業(yè)€≥₩轉型的(de)一(yī)種模式，對(duì)以生(shēn‌↔∏±g)物(wù)經濟為(wèi)代表的(de)新型經濟産生(shα↑↔ēng)重要(yào)影(yǐng)響。例如(rú)未來(lái)幾年(niα$®án)內(nèi)，如(rú)果将微(wē&‌λ♠i)流控芯片與“生(shēng)物(wù)手機(jī)”、“互聯網+”進一(yī)步結合，這(zhè)樣一(yī)個(gè)由一(÷₹yī)種新興技(jì)術(shù)引發的(de)可(kě)能(₽≤£¶néng)具有(yǒu)全局性影(yǐng)響的(de☆←)趨勢，是(shì)否能(néng)夠因此誕生(shēng) ≈一(yī)批“風(fēng)口”行(xíng)業(yè)值得(de)大(d♠δà)家(jiā)期待。

（三）基于微(wēi)流控芯片的(de)π∞代表性關鍵技(jì)術(shù)

3.1 新一(yī)代床邊診斷（point of care test，POCT）技(jì)術(shù)——Microfluidics-based POCT

POCT可(kě)直接在被檢者身(shēn)邊提供快(kuài)捷有(yǒu)效的¶∑(de)生(shēng)化(huà)指标，現(xià​•n)場(chǎng)指導用(yòng)藥，使檢測、診斷、治✘>療成為(wèi)一(yī)個(gè)連續過程，對(Ωβduì)于疾病的(de)早期發現(xiàn)和(hé)治療具有(yǒu)✘€₽&突破性的(de)意義。

POCT儀器(qì)發展趨勢應是(shì)小(xiǎo)型化(huà'‌≈©)、“傻瓜”式，操作(zuò)簡單，無需專業₽<(yè)人(rén)員(yuán)，直接輸入體(tǐ)液樣本，即可(kě)迅•®​λ速得(de)到(dào)診斷結果，并将信息上(shàng)傳至遠(yuǎn)程 ₽ 監控中心，由醫(yī)生(shēng)指導保健。目前®☆$，市(shì)場(chǎng)上(shàng)有(yǒu)多(duō✘↓)種即時(shí)診斷方法，簡單的(de)流動測試工(gōng)作(zuò♣×λ)沒有(yǒu)流體(tǐ)管理(lǐ)技(jì)術(sh✔♥ù)，而當測試複雜(zá)性增加時(shí)，微<✔<♠(wēi)流控技(jì)術(shù)是(shì)必要(yào)的(de)。微←→∞(wēi)流控芯片所具有(yǒu)的(de)多(duō)↓ε☆種單元技(jì)術(shù)在微(wēi)小(x♣£•iǎo)可(kě)控平台上(shàng)靈活組合和(h§δé)規模集成的(de)特點已使其成為(wèiσβ$)現(xiàn)代POCT技(jì)術(shù)的(de)首選，經過近♦↔•(jìn)年(nián)的(de)發展，已湧現(xiàn)•♦↔了(le)一(yī)批微(wēi)流控芯片POCT分(fēn)子(zǐ)診斷和(hé)免疫診斷的(de β)成功案例。

(Cited from: Commercialization" ≤ of microfluidic point-of-care diagnostic de®✔₩®vices, Lab Chip, 2012,12, 2118-2134)

3.2 超高(gāo)通(tōng)量篩選的(de)主流平台——微(wēi)流控液滴芯‌↓片

在微(wēi)流控芯片通(tōng)道(dào)上(shàng)加入兩λ₹≤‍種互不(bù)相(xiàng)溶的(de)液體(tǐ)，将其中≥♠φ↑的(de)分(fēn)散相(xiàng)以微(wδ¥←∏ēi)小(xiǎo)體(tǐ)積單元（10-15 L-10-9 L）的(de)形式和(hé)極快(kuài)的(de)∏λ✘速度（100-10000個(gè)/秒(miǎo)）分(fēn)散于連續相(xiàng)中,即可(kě)形成用(yòng)作(zuò)εσ微(wēi)反應器(qì)或微(wēi)量生§‍∞(shēng)化(huà)樣品載體(tǐ)的∏♠(de)液滴。微(wēi)流控芯片液滴已被認為(wèi)是(sα∞"hì)迄今為(wèi)止最重要(yào)的(de)微(wēi)反β≈§×應器(qì)，能(néng)提供一(yī)種在單分(fē&≠γn)子(zǐ)和(hé)單細胞層面快(kuài)速開(kā₽←<εi)展超大(dà)規模,超低(dī)含量反應的(de)平台。液滴操控靈活，形狀可(kě)變，大(dà★÷‌)小(xiǎo)均一(yī)，又(yòu)有(yǒu)優良的( ε↑ de)傳熱(rè)傳質性能(néng)，産生(shēng​←)頻(pín)率已達數(shù)十到(dào)數(shù)百KHz，在高(gāo)通(tōng)量藥物(wù)篩選♠€₽和(hé)材料篩選領域顯示了(le)巨大(dà)的(de)潛力。

(Cited from: Reactions in Droplet©•↔s in Microfluidic Channels, Angew. Chemλ★‍↓. Int. Ed. 2006, 45, 7336-73​₽★​56)

3.3 哺乳動物(wù)細胞及其微(wēi)環境操控平台——微(wēi)流控芯↔ 片仿生(shēng)實驗室

由于微(wēi)流控芯片的(de)構件(jiàn)尺寸和 →©≈(hé)細胞吻合，并可(kě)同時(shí)測定物(wù)理(lǐ)量、化πδ≈(huà)學量和(hé)生(shēng)物(wù)量，它已成為(wλβ×èi)對(duì)哺乳動物(wù)細胞及其微(wēi)環境進→•>♠行(xíng)操控的(de)最具潛力的(de)平台。目前已可(kě)以↔®ε構建微(wēi)米量級且相(xiàng)←✔✔對(duì)封閉的(de)三維細胞培養、分(fēn)選、裂解等操作(zuò∑©)單元，并把這(zhè)些(xiē)單元成功延伸到(dào)組 §織和(hé)器(qì)官。器(qì)官芯片是(shì)一(y÷↔ī)種更接近(jìn)仿生(shēng)體(tǐ)系的↔Ω♦(de)模式，可(kě)在一(yī)塊幾平方厘米的(✘←§de)芯片中培養各種活體(tǐ)細胞，形成組織器(qì)官，乃>∞♣至由不(bù)同器(qì)官芯片進一(yī)步組成活體(tǐ)芯片，從(cónσπ ✘g)而模拟一(yī)個(gè)活體(tǐ)的(de)行(xíng≥ ↑✔)為(wèi)并研究活體(tǐ)中整體(tǐ)和÷↑λ(hé)局部的(de)種種關系。在藥學領域，器(qì)官芯​©片将被部分(fēn)替代小(xiǎo)白(bái)鼠等模"$"♥型動物(wù)，用(yòng)于驗證候選藥物(wù₽©"&)，開(kāi)展毒理(lǐ)和(hé)藥理(lǐ)₽β作(zuò)用(yòng)研究。

（四）微(wēi)流控芯片的(de)産業(yè)化(huà)現(xiàδ™↑¥n)狀和(hé)發展趨勢

4.1 微(wēi)流控芯片的(de)市(shì)場π♦★(chǎng)前景

微(wēi)流控芯片作(zuò)為(wèi)一(yī)種革命ε≠§★性的(de)技(jì)術(shù)平台，其市(shì)™§場(chǎng)前景顯然是(shì)極其巨大(dà)的(de)☆¥"☆。最近(jìn)幾年(nián)微(wēi)流控芯片¥≠取得(de)了(le)突破性進展，引起産業(yè)界‍α的(de)極大(dà)關注。這(zhè)些(xiē)突破性進展主要(yà↓™ ←o)表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一α×(yī)是(shì)已湧現(xiàn)出一(yī)批關健性技(jì♣♥®)術(shù)，它們在很(hěn)大(dà)程度上(shàng)具有(yǒ↑♦≈u)不(bù)可(kě)替代性，并因此形成以醫(yī)學和(hé)藥學£♣©為(wèi)代表，覆蓋面很(hěn)寬的(de)應用(yòngε∑π)領域，例如(rú)最近(jìn)發展起來(lái)的(de≥")器(qì)官芯片、液滴微(wēi)流控芯片。其中，器(qì)官​ ✘芯片或人(rén)體(tǐ)芯片，有(yǒu)望部分(fēn±§)代替藥物(wù)研發過程中的(de)臨床前動物(wù)實÷♣£驗，最大(dà)限度地(dì)節約研發成本、©α$縮短(duǎn)研發周期，并且解決動物(wù)權等倫理(lǐ)問(wè ₩↕>n)題，具有(yǒu)極其巨大(dà)的(de)潛在市(shì)$∏場(chǎng)價值。

二是(shì)其中的(de)一(yī)些(xiē)應用(y✘€òng)已經或正在形成規模産業(yè)，例如(rú)基于微(wēi)流¶δ≠控技(jì)術(shù)的(de)新一(yī)代床邊診斷÷★‌（Microflluidics-based POCT)系統，被産業(yè)界認為(wèi)目前最有'βσ✘(yǒu)可(kě)能(néng)成為(wèi)“Killer Appliction”（殺手級應用(yòng)）的(de)微(wēi)流控芯∑  ₹片産品，其市(shì)場(chǎng)預計(jì)從(cóng)2013年(nián)的(de)16億美(měi)元增長(cháng)到(dào)"<¥2019年(nián)的(de)56億美(měi)元。

（微(wēi)流控即時(shí)診斷市(shì)場(ε≈₩chǎng)預測，法國(guó)市(shì)場(chǎn&↓g)研究機(jī)構Yole Development提供的(de)數(shù)據，轉載自(zì)‌ε☆互聯網）

4.2 目前市(shì)場(chǎng)上(shàng)幾種代表性微β≠(wēi)流控芯片産品

4.3 微(wēi)流控分(fēn)析芯片産品現(xià©$•n)狀及發展趨勢

總體(tǐ)而言，當前的(de)微(wēi)流控芯片産品及發展趨勢總結如(₽≥rú)下(xià)（個(gè)人(rén)觀點，供探討(tǎo)•ε ）：

4.4 微(wēi)流控芯片産業(yè)化(huà←®‌)關鍵問(wèn)題（個(gè)人(rénΩ♦×)觀點，供探討(tǎo)）：

（1）技(jì)術(shù)：需要(yào)解決 ≠微(wēi)流控芯片批量生(shēng)産工(gōng)藝（微(wēi)加工€₽(gōng)、鍵合、表面修飾）；

重點是(shì)要(yào)解決芯片質控問(wèn)題。

（2）人(rén)才：急需多(duō)學科(kē)交叉Ω•人(rén)才、企業(yè)研發人(rén)員(y↑§§♠uán)、專業(yè)化(huà)市(shì)場(chǎng ♦)人(rén)員(yuán)進行(xíng)微(wēi)流控芯片産品的λ₽(de)開(kāi)發及推廣；國(guó)內(nèi±'¥✘)芯片人(rén)才特别是(shì)在企業(yè)從(cóng×δ<↓)事(shì)産品開(kāi)發的(de)芯片 "技(jì)術(shù)人(rén)員(yuán)較為(wèi)缺乏，專♦π業(yè)的(de)人(rén)做(zuò)專♥♣業(yè)的(de)事(shì)！這(zhè)個(gè)ε™很(hěn)重要(yào)。

（3）産品：急需具有(yǒu)“Killer Application”特征的(de)微(wēi)流控産品引領行(xíng)業(yè)市(sh'πì)場(chǎng)（産業(yè)界一(yī)緻♥→∞‍看(kàn)好(hǎo)microfluidics-based POδ×ΩCT 系統）；普遍認為(wèi)poct最大(dà)市(shì)場(chǎng)是(shì)​‌σ÷應用(yòng)于醫(yī)療診斷行(xíng)業(yè)，這(™±zhè)個(gè)行(xíng)業(yè)市(shì)場(c•<<hǎng)最為(wèi)巨大(dà)毫無争議(yì)；¶ ∑‍或許在中國(guó)，食品安全、環境檢測→γ是(shì)否能(néng)夠首先成為(w♠₽€​èi)“中國(guó)特色”的(de)killer application的(de)一(yī)個(gè)案例，值得(↓∞★de)探討(tǎo)？

（4）資本：需要(yào)有(yǒu)長(cháng)遠(yuǎn)目标的•<δβ(de)資本或金(jīn)融機(jī)構的₹∏α(de)積極介入與扶持；個(gè)人(rén)認為(wèi)，微(wēi)流 $λ控芯片實驗室已經到(dào)了(le)産業(yè)化(huà)的δ↑α(de)前夕，希望有(yǒu)遠(yuǎn)見(jiàn)的(de)企¶≈λ®業(yè)家(jiā)盡快(kuài)介入到(dào)π♣★這(zhè)一(yī)技(jì)術(shù)的(de)發展過程中來(lái)≈¶&∏，大(dà)家(jiā)同舟共濟，一(yī)起滾打幾年(nián)，一(yī)γ≠>起來(lái)改進技(jì)術(shù)，培育市(shì)場(chǎ©©φng)，共同發展。某種意義上(shàng)說(shuō★¥≈β)，這(zhè)也(yě)是(shì)一(yī)種機(jī)會(huì)，"&等市(shì)場(chǎng)完全成熟了(le)再介入進來(→γ'∑lái)可(kě)能(néng)就(jiù)太晚了(le)一(y<↑γ§ī)些(xiē)。

（5）政策支持、強強合作(zuò)：具有(yǒu)強大(dà β>∏)研發實力的(de)企事(shì)業(yè)單位和(hé​&≤★)豐富技(jì)術(shù)積累的(de)科(kē)研院所鼎力合 ™≠作(zuò)）。

未來(lái)展望

未來(lái)十年(nián)、二十年(nián)內(nèi)，微(₽÷™λwēi)流控芯片注定成為(wèi)一(yī® ')種被深度産業(yè)化(huà)的(de)科(kē)學技(jì)術(sh©σ↑‌ù)，世界範圍內(nèi)的(de)微(™​¥wēi)流控芯片的(de)科(kē)學研究及産業(yè)競争也(yě↔&₩)将日(rì)趨激烈。中國(guó)被認為(wèi)是(shì)在微(w​<λēi)流控芯片領域研究水(shuǐ)平較↔✘π高(gāo)的(de)國(guó)家(jiā)之一π¥ ¶(yī),但(dàn)國(guó)內(nèi)的($₹≠•de)微(wēi)流控芯片産業(yè)仍處于☆ε£起步階段，僅有(yǒu)為(wèi)數(shù)不λ™₹ (bù)多(duō)的(de)微(wēi)流控産品面世，遠(yuǎn)落後于•‌φ 歐美(měi)等發達國(guó)家(jiā)。盡管如(rφ<©→ú)此，我們欣喜地(dì)發現(xiàn)，近(jìn)年(nián) ♠來(lái)中國(guó)開(kāi)始有(¶©×yǒu)越來(lái)越多(duō)的(☆ de)微(wēi)流控技(jì)術(shù$↑♠÷)專家(jiā)、市(shì)場(chǎng)化(huà)專業(yè)®$$人(rén)士，以及科(kē)研院校(xiào)、企事(shì) ↑業(yè)單位、投資機(jī)構，關注并投身(shēn)于微(wēi)流控↓¶<芯片産業(yè)化(huà)。我們有(yǒu)理(lǐ)由相(xiàng)信，δ•微(wēi)流控芯片在中國(guó)的(de)成功産•♣‌ε業(yè)化(huà)值得(de)期待。

最後希望更多(duō)關注微(wēi)流控芯片的(δ±de)人(rén)，更多(duō)地(dì)✘∑參與到(dào)這(zhè)個(gè)領域來(lá↔αi)，共同努力！MicroChip,BigWorld!

Q&A

1. 葉博士您好(hǎo)，請(qǐng)問(★★​wèn)在POCT領域，微(wēi)流控應用(yòng)比較成 ‌熟的(de)方向有(yǒu)哪些(xiē)？上(shàng)面看(kàn¥₽)到(dào)雅培的(de)血氣分(fēn)析儀，國(guó"÷ )內(nèi)這(zhè)方面有(yǒu)産品的(de)，有(yǒu)δ←哪些(xiē)方向？領頭的(de)企業(yè)是(shì)？

葉博士：目前，POCT，微(wēi)流控芯片的(de)主要(yào)應用(εε±®yòng)主要(yào)是(shì)在體(tǐ)外(wài)診斷領域。Ω¥π理(lǐ)論上(shàng)，傳統的(de)生(shēng)化(huà♦♣α)、免疫的(de)POCT檢測技(jì)術(shù)比較容易、也(y‌€ě)最可(kě)能(néng)在微(wēi)流控芯片平台上(shàng)實現(♣€±φxiàn)。如(rú)前所述，微(wēi)流控POCT領域的(de)産業(yè)化(huà)是(sh≈♦σì)現(xiàn)在所有(yǒu)人(rén)最為(w≥₽<èi)關注的(de)方向。也(yě)已經有(yǒu)不(bù)↕<​↔少(shǎo)的(de)企業(yè)開(kāi)始開(kāi)展微(wē "$‍i)流控POCT産品的(de)開(kāi)發。包括一(yī)些(xiē)以微(wēi)&Ωπ©流控芯片為(wèi)主要(yào)核心技(jì)術(shù)的(d✔≥¶$e)生(shēng)物(wù)企業(yè)，例如(•←​rú)博奧生(shēng)物(wù)、天津微(wēi)納芯等等；另外>ε(wài)據我所知(zhī)，很(hěn)多(duō)♣↓‍的(de)傳統POCT，例如(rú)免疫層析試紙(zhǐ)的(de)企業(yè)，也(♦★λyě)都(dōu)有(yǒu)在開(kāi)展微(wēφ£i)流控芯片産品的(de)研發。

2. 葉博士您好(hǎo)，以安捷倫2100為(wèi)例，雖然其目前作(zuò)為Ω♠(wèi)微(wēi)流控電(diàn)泳已經比較成熟→←λ，但(dàn)其耗材成本卻遠(yuǎn)高(gāo)于毛細管電↓£(diàn)泳，更高(gāo)于傳統手工(gōng)電" ≥(diàn)泳，這(zhè)個(gè)問(wèn)題您怎麽看(‌‍kàn)？

葉博士：在微(wēi)流控芯片電(diàn)泳方面，Agilent 2100 生(shēng)物(wù)分(fēn)析儀已經 ↔>取代了(le)繁瑣的(de)凝膠電(diàn)泳技(jì)術(shù™£≠©)成為(wèi)RNA 樣品質量控制(zhì) (QC) 的(de)行(xíng)業(yè)标準。±↔™♦同時(shí)在 DNA 片段分(fēn)析和(hé)蛋白(bái)樣品 SDS-PAGE  分(fēn)析中迅速取代凝膠電(diàn)泳技$€δ←(jì)術(shù)。由于國(guó)內(nèi)産業(yè)化÷ ​(huà)落後和(hé)技(jì)術(shù)壟斷，目≥≤前國(guó)外(wài)的(de)微(wēi)流控産品的(de)确在儀器(q&Ωì)和(hé)芯片價格上(shàng)還(hái)很(hěn)高(gāo)，這↓±♦(zhè)與目前整個(gè)儀器(qì)分(fēn®←₽)析領域的(de)情況是(shì)一(yī)樣的(de)。希望未來(lái)Ω♠在微(wēi)流控芯片産業(yè)化(huà)方面♥₹π→，國(guó)內(nèi)的(de)企業(yè)能(néng)夠開(kāi$±☆)發生(shēng)産更多(duō)國(guó)産化(huà)的(de↕✘§)、性價比高(gāo)的(de)微(wēi)流Ω↑¥☆控産品，從(cóng)而解決這(zhè)一(yī)成本問(w$"èn)題。

3. 葉博士您好(hǎo)，對(duì)微(wēi)流控技(jì)術(shù)分(f✘₽±ēn)離(lí)CTC細胞是(shì)否關注，能(néng)否幫我們做(zuò)一(±₩♥yī)個(gè)進展綜述，謝(xiè)謝(xiè)！

葉博士：在微(wēi)流控芯片平台上(shàng →λ)進行(xíng)CTC細胞的(de)篩選和(hé)檢測，是(shì)目× 前的(de)一(yī)大(dà)研究熱(rè)點。這(zhè)€↓"個(gè)咱們可(kě)以線下(xià)進一(yī)步交流？

4. 葉博士您好(hǎo)，Nanotube-based POCT與微(wēi)流控是(shì)同一(yī)類技(jì)術(shù)嗎(ma)¥ ，一(yī)個(gè)是(shì)納米級的(de)，一(yī)個(gè)是∏←(shì)微(wēi)米級的(de)。

葉博士：現(xiàn)在微(wēi)流控領域有(yǒu)一(yī)ε$λ©個(gè)重要(yào)的(de)發展方向，微(wēi)​∞δ納流控，事(shì)實上(shàng)，納米級的(de φ≠)通(tōng)道(dào)中流體(tǐ)的(de)運≈↔>∏行(xíng)與微(wēi)米級結構中有$≈✔₩(yǒu)相(xiàng)同的(de)地(dì)方，也(yě)有(yǒu)許Ω↓多(duō)截然不(bù)同的(de)現(xiàn)象和(hé)原理(lǐ∑β∑<)。

5. 葉博士您好(hǎo)，我認為(wèi)微(wēi)流控不(bù)可(kě)☆∑能(néng)完全取代傳統大(dà)儀器(qì)。雖然優點多¶₹₹(duō)，但(dàn)是(shì)因為(wèi)小(xiǎo)，質量控©↓±'制(zhì)就(jiù)很(hěn)難做(zuò)。對(duì)加工(gō♦‌ <ng)人(rén)員(yuán)要(yào)求高(gāo)，α®後續儀器(qì)大(dà)，也(yě)都(dōu)是(shì↑®★)瓶頸。除非現(xiàn)在的(de)微(wēi)流≥£控擺脫目前材質的(de)局限，而且真正出現(x'​εiàn)一(yī)個(gè)killer應用(yòng)，其它的(de)儀器(q••∞ì)完全無法做(zuò)或者做(zuò)的(de≠Ω→)效果很(hěn)差。

葉博士：不(bù)同的(de)分(fēn)析技(jì)術(shù)各有€✘(yǒu)優缺點，微(wēi)流控芯片在分(fē>™≤n)析領域作(zuò)為(wèi)“微(wēi)全≤↓∞分(fēn)析”的(de)一(yī)種工(gōng→λ)具，在現(xiàn)場(chǎng)、快(kuài)速、無需專業₹≠(yè)人(rén)員(yuán)操作(>≥∞‌zuò)、低(dī)成本上(shàng)，對(duì)比大(dà)型分(f​‍ēn)析儀器(qì)，具有(yǒu)顯著的(de)優ε'φ勢，适合于現(xiàn)場(chǎng)快(kuài)速篩查。λβλ 目前的(de)電(diàn)子(zǐ)微(wēi)加工(gōng)工(↔≤gōng)藝已經非常成熟，并且已經有(y$Ω'☆ǒu)成功的(de)微(wēi)流控芯片商業(yè)化(huà)的(de‍‍)案例。隻能(néng)說(shuō)産業(yè)化(α★δ huà)的(de)成功，不(bù)是(shì)簡單依靠• 某一(yī)個(gè)工(gōng)藝技(jì ₩"☆)術(shù)而實現(xiàn)。

6. 葉博士您好(hǎo)，比如(rú)幾十個(gè)微✔₹(wēi)米級别的(de)精細金(jīn₹∏‌)屬模具的(de)加工(gōng)能(néng≈‍≠)力，國(guó)內(nèi)就(jiù)跟不(bù)上(shàng)α¶✔。這(zhè)方面國(guó)外(wài)就(jiù)做(zuò)得(de)很σδ★(hěn)成熟，但(dàn)是(shì)價格很(hěn)高 ↕(gāo)。這(zhè)是(shì)個(gè)空(kōng)白(bái)，也§<$←(yě)是(shì)個(gè)商機(jī)。

葉博士：非常贊同這(zhè)個(gè)觀點，微(wēi)流↕££控芯片是(shì)挑戰，也(yě)是(shì)機(jī)遇。從(cσσóng)我産品開(kāi)發的(de)經驗上(shàng)來(lái‌±☆¥)講，一(yī)個(gè)成功的(de)微(wēi)流控芯片産品，并非≤>一(yī)定要(yào)追求“過分(fēn)”的(de)“♣☆↕微(wēi)”而“全”，例如(rú)在食品安全，或者↔≈<¥環境水(shuǐ)檢測，樣本量一(yī)般不(≈ε♦ bù)去(qù)考慮納升或者微(wēi)升；另外(wài)→★γ，一(yī)個(gè)好(hǎo)的(de)産品，或許可(kě)以是(shìδ₩)解決某一(yī)方面的(de)“痛點”，如(rú)執行(xíng)客戶操作♦±(zuò)最簡便的(de)芯片分(fēn)析功能(néλ∑≥≥ng)；實現(xiàn)這(zhè)個(gè)産品目标，即使♦>↓是(shì)“毫流控”也(yě)未嘗不(bù)可(kě)，而并不(bù)一(yλ≠≤ī)定要(yào)幾微(wēi)米或幾十微(wē↔♠™‍i)米級别的(de)芯片。

本文(wén)由霆科(kē)生(shēng)∞Ω¶‍物(wù)創始人(rén)、貝殼社BioShow嘉賓葉嘉明(míng)原創分(fēn)享，歡迎大(dà)家(jiā)轉載文(wén)章₩®♥(zhāng)，但(dàn)轉載文(wén)章(↕≠≠zhāng)的(de)微(wēi)信公衆号或個(gè)人(rén)公衆号請(q¶¶→ ǐng)注明(míng)出自(zì)：霆科(kē)生(shēng)物(wù)（微("$®wēi)信号：HZTKSW）和(hé)貝殼社（微(wēi)信号：iBio4P），并注明(míng)作(zuò)者葉嘉明(míng)。