據麥姆斯咨詢報道,過去十年,微流控技術已經進入“尋常百姓家”。即插即用式裝置和特定應用設置的商業可用性,得以將這項革新性技術交付給非專家用戶,支持他們拓展食品、化妝品和藥物傳輸領域的研究。
對乳膠微滴、納米粒和脂質體尺寸的微調能力,與傳統批量生產技術相比具有明顯的優勢,甚至可以實現以前無法實現的生產過程。此外,通過并行操作多張微流控芯片來增加產量,可以保證在整個生產規模上實現一致且可預測的控制。隨著微流控技術的普及,實驗室也正在尋找更多的應用技術,科學家們想要購買能夠解決應用問題的具體解決方案。制造商必須與客戶對話,以對其實驗室現有和長期的潛在需求建立清晰的認知。通過與最新的微流控應用保持同步,制造商可以確保持續提供實驗室所需的一切,不管是該領域專家所需的單獨組件,還是非專業用戶所需的現成系統。
為科學家們提供研究工具
過去,制造商會出售單獨的微流控組件——芯片、連接器和微泵,并不真正了解客戶的預期應用,但是現在這一局面已經發生了變化。現在,人們對科學家所做的事情產生更大的興趣,開始了解他們的工作并提供向前邁進所需的工具。吸引非微流控專業的科學家是該技術得以廣泛采用的關鍵,其中一種方法是提供針對特定應用定制的即用型系統,包含啟動和快速運行所需的一切,并且只需要簡單的培訓。這種方案使用戶相信,制造商采納了他們的意見,并提供可以解決問題的完整解決方案。而不只是簡單地丟給他們一套組件,讓他們自己想辦法去做。科學家們不需要了解所有的技術細節,只需要知道該系統是否可以完成該項工作。另一方面,有些研究人員對微流控技術非常熟悉。這些用戶經常需要為特定應用指定系統,或需要一個能夠根據需要進行調整的開放平臺,以適應不斷變化的應用。在這種情形下,定制化套件可以滿足上述需求,將指定的單獨組件與定制化系統結合,用于藥物開發、微粒生成或細胞包覆封裝等應用。
廣泛地應用
如今,增長最快的應用領域是將藥物包覆封裝在可生物降解的聚合物中,以緩慢釋放藥物。不同于口服止痛藥的“快速出擊”,這類藥物可以在數小時或數天內從聚合物中緩慢釋放出來,從而持續提供較低劑量的藥物。該應用需要一個經過設計的微泵,能夠非常平滑、精準地控制流量,確保可重復產生大小一致的液滴。
最近的一項開發成果也顯示了藥物傳輸應用的潛力,它是一種基于脂質體的系統。脂質體是由脂質雙分子層形成的疏水膜包圍的含水核心,可以負載疏水或親水分子。脂質雙分子層可以與其它雙分子層(如細胞膜)融合,將脂質體內容物傳遞至人體內的作用部位。雖然制藥行業是微流控技術的主要用戶,但是小型生物科技公司和學術機構也對該技術產生了興趣。研究人員正在廣泛使用微流控技術進行單細胞包覆,例如,將探索單細胞轉錄組RNA測序(scRNA-Seq)作為一種工具,可以簡單且穩固地獲取數千個單細胞的轉錄組。前所未有地實現對細胞水平組織的深入了解。
目前,微流控技術的另一大真正“熱門”的領域是不斷發展的芯片實驗室技術,輔以器官芯片的概念,旨在用微流控芯片模仿器官功能。除了生物分析應用,微流控技術也與諸多領域相關聯。實際上,液滴生成的乳液,其粒徑可以實現從納米粒到微乳再到大液滴。化妝品、食品和染料等產品都是液滴,因此微流控技術在這些行業和其它領域均具有巨大潛力。如香奈兒等化妝品公司,正在試驗在實驗室規模使用微流控技術。對他們而言,下一步是將產程放大,以制造更大量的產品,上述目標可以通過使用多個微流控系統并行處理來實現。
總結
自20世紀80年代以來,微流控技術已經走過了漫長的道路。如Dolomite Microfluidics等公司不僅開發了易于組裝的單個組件,包括微泵、芯片和傳感器,也開發了完整的系統,使該技術更容易被廣泛的研究人員、專家和非專業人士所接受。時至今日,科學家們可以花更多的時間去開發微流控技術的新應用,而不是專注于技術的提高。隨著該技術越來越普及,可延伸的應用也將如雨后春筍一般不斷涌現。
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原文標題:微流控技術的轉型之路,微革命或將帶來大收益
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