微流控芯片研发:微流控光学在诊断医学中的作用

光学系统在微流控平台中起着重要作用。微流控芯片上的各种样品制备步骤可以自动化,比如样品混合、培养、蒸发、稀释、浓缩、计量、提取等。样品制备完成后,可通过芯片运输至检测区域。光学检测方法是微流控系统中用于定量检测样品最常用方法。

如何将透镜内置到微流控芯片中?

透镜是很多光学设备的重要组成部分,试验中可使用光线来影响样品、通过检测器检测光量或拍摄样品的图像。虽然很多微流控系统都使用外部透镜系统,但也可以将它集成到微流控芯片上。例如,可以安装到微流控通道中充当圆柱形透镜,又或者可以制造很多非常小的透镜(称为微透镜阵列)的周期性阵列,并将其粘附在芯片的检测区域上,从而可以在多个位置同时检测。

在微流控芯片上可以进行哪些光学测量?

光学检测是用于微流控芯片检测最常用方法,适用于很多与临床相关的分析,包括测量样品的发光量和捕获样品的图像或视频。

通常使用检测样品发光量来定量或检测样品中给定分析物的存在。可进行光学研究的样品特性包括:

吸收: 通过检测穿透一个已知厚度的样品的特定波长(即颜色)的吸收量,从而确定样品中分析物的浓度。

荧光: 荧光样品在被不同(通常较短)波长的光激发后,在给定波长下发出的光量可以量化,从而判断样品中目标分析物的存在或评估其浓度。

化学发光: 化学反应中释放的光可用于定量分析物。化学发光的检测不需要激发光源,并且化学反应可以在微流控芯片上进行。

如何在微流控系统中实现荧光测量?

荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光,是微流控系统中最常见的定量测量手段之一。荧光测量涉及到使用光源激发样品后测量样品发出的光,通常使用滤光片在生物医学荧光检验分析系统中分离和选择物质的激发光与发射荧光的特征波段光谱。

目前有很多方法可以诱导和测量微流控芯片上的荧光。芯片往往仅用于制备样品并将其带到检测区域,用于激发光和发射光检测的光学元件位于芯片的外部。但是,有一些情况下可能会将部分光学元件转移到芯片上,芯片的特定部分可用作光导管,将光限制在特定路径上。这些导向装置可将激发光引导至样品上。在其他情况下,波导内的光甚至可以激发波导外表面上的物质。通过使用摄像机和微透镜阵列在芯片上的多个位置同时测量荧光。

ITL医疗器械开发团队

微流控芯片荧光测量的一个重要应用是使用生化方法检测与特定生物分析物相连的荧光标签(也称为探针)。这种标签与目标分析物相连,从而通过荧光对其进行成像或量化。微流控技术对于此类分析特别有用,因为样品制备和检测都可以在微流控芯片上完成。这种方法可以为最终用户实现自动化操作提供便利。

光学系统是很多微流控平台的关键部分。在某些情况下,通过将光学系统集成到微流控芯片上,减少整个平台的占地面积。很多光学检测方法,通过微流控技术,使我们能够量化或图像分析样品中的分析物。

从21世纪初期就开始研究和应用微流控技术的ITL集团,是一家涉及微流控技术创新与优化改进的研发型企业,是少数有能力结合微流控技术和即时诊断技术的IVD仪器设计开发公司之一。

我们在微流控领域拥有20多年的经验,对众多微流控芯片技术的使用有自己的独特见解和经验,擅长将化学发光,免疫诊断, 分子诊断与微流控技术相结合,优化仪器性能,创造将新技术转化为商业化产品的创新方法,帮助企业创造具有竞争力的即时诊断产品。

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