PCB新聞 - LoC和LoPCB科技在2019冠狀病毒疾病診斷中的應用

今天我將討論 Lopcb科技 在流行病中.
新病毒爆發後, 必須儘快進行流行病學和臨床調查, 2019冠狀病毒疾病的出現促使人們迫切需要瞭解其傳播管道, 嚴重程度, 該病毒的臨床症狀和危險因素. 有效的檢測不僅可以確認人體是否感染了病毒, 還應指明地理位置, 程度, 以及疾病暴發的傳播.

許多檢測和診斷2019冠狀病毒疾病的方法正在開發階段，其中一些方法可以特异性檢測這種新病毒； 而其他人可以檢測到基因相似的病毒株。 最近開發的一種檢測試劑盒使用基於可擕式晶片實驗室（LoC）平臺的科技，可以在一次檢測中檢測、識別和區分MERS-CoV、SARS-CoV和COVID-2019。 對於病毒，該試劑盒集成了兩種分子生物學應用：聚合酶鏈反應（PCR）和DNA微陣列篩查。 傳統的PCR冠狀病毒檢測試劑盒需要一天的時間才能得到檢測結果，而最新的LoC檢測試劑盒只需要2小時就可以得到結果，而LoC科技可能是開發强大的新型診斷儀器和實时檢測設備的結果。 關鍵。

LoC是在單個集成電路上集成一個或多個實驗室功能的設備。 LoC設備是一種微機電系統（MEMS）設備，起到“微全分析系統”（micro total analysis systems，簡稱µTAS）的作用。 一般來說，它利用微流控原理來控制微量液體。 事實上，微流體是一種類比自然狀態進行小規模化學實驗的科技。 生物醫學微機械系統（BioMEMS）已發展成為MEMS器件的一個分支，用於生物醫學研究和醫療微器件，專注於機械元件和微製造技術。 具體應用包括疾病檢測、化學監測和藥物輸送。 BioMEMS科技的市場發展非常迅速。 許多BioMEMS設備已經上市。 最常見的是血糖感測器。 基於微流體的LoC科技也具有大規模商業化的巨大潜力。

LoC不是一項新技術. 事實上, 早在20世紀90年代末, 隨著微製造技術的發展, 該行業已開發出一種用於集成樣品製備的全自動LoC, 流體操縱, 和生化分析. Methods derived from semiconductor manufacturing technology can transform experimental and analytical protocols into a chip structure containing interconnected reservoirs and paths (Figure 2). 使用電動勢或壓力來控制流經所選路徑的流體流量相當於創建可以完成操作的閥門和泵, 包括分銷, 混合, 潜伏期, 反應, 樣品劃分和檢測.
1999年，市場上第一款商用LoC產品問世. 用於分析DNA和RNA生物分子, 蛋白質和細胞分析, 超過7個,全球已售出1000臺. LoC生物分析儀使用樣品試劑和晶片處理核酸, 蛋白質, 和同一平臺上的儲存格, 並製定了RNA分析和測序的行業標準. 近十年來，集成化學分析和生化分析的LoC科技發展迅速. 雖然這項科技主要用於醫療, 其基本科技適用於各種分析功能和監測功能, 邏輯上符合“聯通世界”的概念

多種資料可用於製造微流控設備，包括玻璃、剛性聚合物和彈性體。 可用的科技包括CNC銑削、注塑和光刻。 可用的原材料是矽，因為製造技術源自電晶體製造，並且由於對特定資料效能的要求，降低了生產成本並加快了樣品製造，現在已經開發出各種替代工藝。 業界已經展示出越來越複雜的晶片，但由於缺乏成熟的商業製造技術，只有少數晶片可以上市。 3.D列印科技最近已成為製造流體設備的替代方法，並可能取代軟微蝕刻科技，成為快速樣品製造的首選方法。 然而，現有的科技並不統一，現時仍不確定最終將採用何種工藝和資料進行大量診斷。

LoC的基本組成部分

The components of LoC are (Figure 3):
1、電泳: separation column
2. 微流體：通道, valves-pumps and 攪拌機
3. Biochemical detectors and sensors
4. 微流控晶片

1、電泳

在電場的作用下，類似分子的混合物流向不同介質（如紙、玻璃、凝膠、液體）上的液體電極（陽極或陰極），以分離大分子（即DNA片段、血液或其他蛋白質）。 該方法已用於分離純化生物分子。 每個分子以不同的速度流過介質，這取決於電荷及其大小，最後以獨特的速度流向陽極或陰極

Figure 4: LoC analysis sequence using electrophoresis in microfluidics

2. Microfluidics
The customized application of fluid technology is combined with traditional precision processing technology, 如濕法蝕刻, 幹法蝕刻, 深度反應離子刻蝕, 濺射, 陽極鍵合和熔合鍵合, 等., 為各種LOC製造流體動力通道和流體感測器, 化學探測器, 分離毛細管, mixers, 篩檢程式, pumps and valves (Figure 4).

微通道中的流動為層流，可以選擇性地處理微通道、陣列或生化反應中的細胞。 在同一基板上集成微電子、微機械和微光學科技，實現設備自動控制，减少人為錯誤和運營成本。

3. Biochemical detectors and sensors
The detectors, 感測器和電極可以是具有特殊膜或擴散層的ChemFET和BioFET C-MOS器件，使其對化學或生物分子敏感. 感測器和電極是對各種化學分子或生物分子敏感的電力元件, 並且是鍍金的, 銀, 鉑或鈀, 等. and corresponding metal salts

4. 微流控晶片
微流控晶片s are a set of microchannels 等hed or molded on 材料 (glass, 矽, or polymers like PDMS) to achieve the required functions (mixing, 抽吸, 分類, 生化環境控制, etc.) ). The network (the interface between the micro world and the macro world) formed by the micro channel (the interface between the micro world and the macro world) is connected to the outside through the input (inlet) and output (outlet) pierced on the chip.

LoC 材料

In the past few years, 該行業開發了多種LoC資料. 20世紀90年代末，最早的資料是矽. The microelectronics industry developed various methods of precision machining of silicon (MEMS) for the manufacture of accelerometers for airbag sensors. 隨後, 從矽片到玻璃和後來的聚合物的資料. 不久前, 使用 印刷電路板 而且各種紙質資料更受歡迎.

製造LoC時, 矽和玻璃的使用有許多優點, 但成本也是最高的. 尤其是聚合物 印刷電路板 s-已成為一種新的選擇，因為市場上可以找到各種資料，並且 電子產品 可以實現多種列印科技.