L'actualité PCB - Application des technologies loc et lopcb au diagnostic du covid - 19

Aujourd'hui, je vais parler de certaines applications de la technologie lopcb dans les épidémies. Après une épidémie de nouveau virus, il est essentiel de mener des enquêtes épidémiologiques et cliniques dès que possible, et l'émergence du covid - 19 a suscité un besoin urgent de comprendre le mode de transmission, la gravité, les symptômes cliniques et Les facteurs de risque de ce virus. Un test efficace peut non seulement confirmer si le corps humain est infecté par le virus, mais aussi indiquer l'emplacement géographique, l'étendue et la propagation de l'épidémie.

De nombreuses méthodes de détection et de diagnostic de la covid - 19 sont à un stade de développement, dont certaines peuvent spécifiquement détecter ce nouveau virus; Tandis que d'autres peuvent détecter des souches de virus génétiquement similaires. Un kit de test récemment développé utilise une technologie basée sur une plate - forme portable de laboratoire sur puce (LOC) qui peut détecter, identifier et différencier le mers - CoV, le SARS - CoV et la maladie à coronavirus 2019 en un seul test. Pour les virus, le kit intègre deux applications en biologie moléculaire: la réaction en chaîne par polymérase (PCR) et le criblage de microréseaux d'ADN. Les kits de test PCR - coronavirus traditionnels prennent une journée pour obtenir les résultats du test, tandis que les derniers kits de test loc ne prennent que 2 heures pour obtenir les résultats, et la technologie loc pourrait être le résultat du développement de nouveaux instruments de diagnostic puissants et de dispositifs de détection en temps réel. Essence.

Un Loc est un dispositif qui intègre une ou plusieurs fonctions de laboratoire sur un seul circuit intégré. Un dispositif Loc est un dispositif de Microsystème électromécanique (MEMS) qui joue le rôle d’un « système d’analyse globale microscopique » (µtas pour micro total Analysis System). En général, il utilise le principe du contrôle microfluidique pour contrôler les traces de liquide. En fait, la microfluidique est une technique pour effectuer des expériences chimiques à petite échelle afin de simuler un état naturel. Les systèmes microélectromécaniques biomédicaux (biomems) ont évolué pour devenir une branche des dispositifs MEMS pour la recherche biomédicale et les micro - dispositifs médicaux axés sur les composants mécaniques et les technologies de microfabrication. Les applications spécifiques comprennent la détection des maladies, la surveillance chimique et la livraison de médicaments. Le marché de la technologie biomems évolue très rapidement. De nombreux dispositifs biomems sont déjà sur le marché. Le plus connu est le capteur de sucre dans le sang. La technologie loc basée sur la microfluidique a également un énorme potentiel de commercialisation à grande échelle.

Le loc n’est pas une nouvelle technologie. En fait, dès la fin des années 1990, avec le développement de la technologie de microfabrication, l'industrie a développé un loc entièrement automatisé pour la préparation intégrée des échantillons, la manipulation des fluides et l'analyse biochimique. Les procédés issus des techniques de fabrication de semi - conducteurs permettent de transformer des protocoles expérimentaux et analytiques en structures de puces contenant des mémoires et des chemins interconnectés (Figure 2). L'utilisation de la Force électromotrice ou de la pression pour contrôler l'écoulement du fluide à travers le chemin choisi revient à créer des vannes et des pompes qui peuvent effectuer des opérations, y compris la distribution, le mélange, la culture, la réaction, la Division de l'échantillon et la détection. Le premier produit commercial loc sur Le marché est sorti en 1999. Il est utilisé pour l'analyse de biomolécules d'ADN et d'ARN, l'analyse de protéines et de cellules et est actuellement vendu à plus de 7 000 unités dans le monde entier. Ce bioanalyseur loc utilise des réactifs d'échantillon et des puces pour traiter les acides nucléiques, les protéines et les cellules sur la même plate - forme et établit la norme de l'industrie pour l'analyse et le séquençage de l'ARN. La technologie loc, qui combine des analyses chimiques et biochimiques, a connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie. Bien que la technologie soit principalement utilisée dans le domaine médical, sa technologie sous - jacente, adaptée à diverses fonctions analytiques et de surveillance, correspond logiquement au concept de « monde connecté».

Une variété de matériaux peuvent être utilisés pour fabriquer des dispositifs microfluidiques, y compris le verre, les polymères rigides et les élastomères. Les techniques disponibles comprennent le fraisage CNC, le moulage par injection et la lithographie. La matière première disponible est le silicium, car la technologie de fabrication est dérivée de la fabrication de semi - conducteurs et, en raison des exigences en matière de propriétés des matériaux spécifiques, qui réduisent les coûts de production et accélèrent la fabrication des échantillons, divers procédés alternatifs ont maintenant été développés. L'industrie présente un nombre croissant de puces complexes, mais en raison du manque de technologie de fabrication commerciale éprouvée, seules quelques - unes peuvent être commercialisées. La technologie d'impression 3D est récemment devenue une alternative à la fabrication de dispositifs fluides et pourrait remplacer la technologie de micro - Gravure douce en tant que méthode préférée pour la fabrication rapide d'échantillons. Cependant, l'état de la technique n'est pas uniforme et il reste incertain quel procédé et quel matériau seront finalement utilisés pour effectuer un grand nombre de diagnostics.

Les composants de base du loc

Les composantes du loc sont (Figure 3): 1. Electrophorèse: colonne de séparation 2. Microfluidique: canaux, vannes, pompes et mélangeurs 3. Détecteurs et capteurs biochimiques 4. Puce Microfluidique

1. Electrophorèse

Sous l’effet d’un champ électrique, un mélange de molécules similaires s’écoule vers une électrode liquide (anode ou Cathode) sur différents supports (papier, verre, gel, liquide) pour séparer les macromolécules (c’est - à - dire des fragments d’adn, du sang ou d’autres protéines). Cette méthode a été utilisée pour isoler et purifier des biomolécules. En fonction de la charge et de sa taille, chaque molécule circule à travers le milieu à une vitesse différente et finit par s'écouler à une vitesse unique vers l'anode ou la cathode.

Figure 4: séquence d'analyse loc par électrophorèse en Microfluidique

2. L'application personnalisée de la technologie fluidique microfluidique combinée avec les techniques d'usinage de précision traditionnelles telles que la gravure humide, la gravure sèche, la Gravure ionique réactive profonde, la pulvérisation, le collage anodique et le soudage par fusion, etc., pour fabriquer des canaux hydrodynamiques et des capteurs de fluide pour divers loc, détecteurs chimiques, capillaires séparés, mélangeurs, filtres, Pompe et valve (Figure 4).

Les flux dans les microcanaux sont laminaires et peuvent traiter sélectivement les cellules dans les microcanaux, les réseaux ou les réactions biochimiques. L'intégration de la microélectronique, de la micromécanique et de la microoptique sur un même substrat permet un contrôle automatisé de l'équipement et réduit les erreurs humaines et les coûts d'exploitation.

3. Détecteurs et capteurs biochimiques les détecteurs, capteurs et électrodes peuvent être des dispositifs chemfet et biofet C - MOS avec des membranes spéciales ou des diffusions qui les rendent sensibles aux molécules chimiques ou biologiques. Les capteurs et les électrodes sont des éléments électriques sensibles à diverses molécules chimiques ou biologiques et plaqués avec de l'or, de l'argent, du platine ou du palladium, etc., et les sels métalliques correspondants.

Puce microfluidique une puce microfluidique est un ensemble de microcanaux gravés ou moulés sur un matériau (polymère tel que le verre, le silicium ou le PDMS) pour réaliser les fonctions souhaitées (mélange, pompage, tri, contrôle de l'environnement biochimique, etc.). Le réseau formé par les microcanaux (interface du microcosme avec le macrocosme) (interface du microcosme et du macrocosme) est relié à l'extérieur par des entrées (entrées) et des sorties (sorties) enfilées sur la puce.

Matériaux loc

Au cours des dernières années, l'industrie a développé divers matériaux loc. Le premier matériau a été le silicium à la fin des années 1990. L'industrie de la microélectronique a développé diverses méthodes d'usinage de précision du silicium (MEMS) pour la fabrication d'accéléromètres pour capteurs airbag. Par la suite, le matériau a évolué de la Feuille de silicium au verre et plus tard au polymère. Récemment, l'utilisation de cartes de circuits imprimés et de divers matériaux de papier est devenue de plus en plus populaire.

L'utilisation de silicium et de verre présente de nombreux avantages lors de la fabrication de loc, mais le coût est également le plus élevé. Les polymères, en particulier les PCB, sont devenus une nouvelle option, car divers matériaux peuvent être trouvés sur le marché et l'intégration de l'électronique et de diverses technologies d'impression peut être réalisée.