微流控芯片的誕生是伴隨著現(xiàn)代分析科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步而出現(xiàn)的。分析技術(shù)的進(jìn)步極大的推動了生命科學(xué)的發(fā)展，與此同時，人們對生命科學(xué)的研究從宏觀逐步深入到微觀，為了適應(yīng)生命科學(xué)從宏觀到微觀的發(fā)展的需要，分析儀器正不斷趨于微型化。

隨著微流控芯片的不斷發(fā)展，科學(xué)家逐漸認(rèn)識到微型全分析系統(tǒng)只是微流控芯片的一個類別。微型全分析系統(tǒng)是以樣品分析為最終目的的一類微流控芯片的統(tǒng)稱。微型全分析系統(tǒng)的目的是通過分析設(shè)備的微型化與集成化，最大限度地將分析實驗室的功能轉(zhuǎn)移到便攜的分析設(shè)備中。微型全分析系統(tǒng)將生化分析的許多過程與步驟，即生化分析實驗室的“功能集成結(jié)構(gòu)縮微”在幾平方厘米左右(或更小的芯片上)，具有檢測速度快、試樣用量少、通量高等顯著的特點。微流控分析芯片綜合了MEMS技術(shù)與微流體力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計算機、材料等多學(xué)科領(lǐng)域，可以實現(xiàn)多種分析功能，最大限度地把采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測等分析功能集成為一體的微型全分析系統(tǒng)。

1、微流控技術(shù)的基本概念

微流控芯片實驗室，又稱其為芯片實驗室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技術(shù)(Microfluidics)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。由于微米級的結(jié)構(gòu)，流體在微流控芯片中顯示和產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能，因此發(fā)展出獨特的分析產(chǎn)生的性能。

2、微流控芯片結(jié)構(gòu)組成

微流控芯片的結(jié)構(gòu)根據(jù)具體研究與分析目的決定。微流控芯片的主體結(jié)構(gòu)由上下兩層片基組成（硅、PMMA、PDMS、玻璃等材料），包括微通道，微結(jié)構(gòu)、進(jìn)樣口，檢測窗等結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成。相關(guān)儀器設(shè)備有蠕動泵、微量注射泵、溫控儀、以及紫外、熒光、電化學(xué)、色譜等檢測部件組成。附加在微流控芯片結(jié)構(gòu)上的電器設(shè)備是微流控芯片進(jìn)行研究的必要組成部分，主要功能如驅(qū)動和控制微流體的流動、溫度調(diào)控、圖像采集和分析，以及自動化控制等。

3、制作微流控芯片材料

微流控芯片起源于MEMS（微機電系統(tǒng)）技術(shù)，早期常用的材料是硅和玻璃。近年來高分子聚合物材料己經(jīng)成為微流控芯片加工的主要材料，它的種類多、價格便宜、絕緣性好、性能指標(biāo)優(yōu)，可施加高電場實現(xiàn)快速分離，加工成型方便，易于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

硅具有散熱好、強度大、價格適中、純度高和耐腐蝕等優(yōu)點。隨著微電子的發(fā)展，硅材料的加工技術(shù)越來越成熟，硅材料首先被用于微流控芯片的制作，因具有良好的光潔度和成熟的加工工藝，可以用于微泵、微閥和模具等器件。但是硅材料也有本身的缺點，例如絕緣性和透光性較差、深度刻蝕困難、硅基片的粘合成功率低等，這些影響了硅的應(yīng)用。

如今，玻璃己被廣泛用于制作微流控芯片，使用光刻和蝕刻技術(shù)可以將微通道網(wǎng)絡(luò)刻在玻璃材料上，它的優(yōu)點是有一定的強度、散熱性、透光性和絕緣性都比較好，很適合通常的樣品分析。

高分子聚合物材料由于成本低、易于加工成型和批量生產(chǎn)等優(yōu)點，得到了越來越多的關(guān)注。用于加工微流控芯片的高分子聚合物材料主要有三大類：熱塑性聚合物、固化型聚合物和溶劑揮發(fā)型聚合物。聚合物大分子之間以物理力聚而成，加熱時可熔融，并能溶于適當(dāng)溶劑中。熱塑性聚合物受熱時可塑化，冷卻時則固化成型，并且可以如此反復(fù)進(jìn)行。

熱塑性聚合物包括有聚酰胺（PI）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等；

固化型聚合物有聚二甲基硅氧烷（PDMS）、環(huán)氧樹脂和聚氨酯等，將它們與固化劑混合后，經(jīng)過一段時間固化變硬后得到微流控芯片。

溶劑揮發(fā)型聚合物有丙烯酸、橡膠和氟塑料等，將它們?nèi)苡谶m當(dāng)?shù)娜軇┖?，?jīng)過緩慢的揮發(fā)溶劑而得到微流控芯片。

PDMS材料因其顯著的優(yōu)勢，如成本低，使用簡單，同硅片之間具有良好的粘附性，良好的化學(xué)惰性，成為一種廣泛應(yīng)用于微流控芯片領(lǐng)域的聚合物材料，在學(xué)術(shù)界與工業(yè)界中的應(yīng)用極為廣泛。PDMS芯片經(jīng)軟刻蝕加工技術(shù)，可以實現(xiàn)高精度微結(jié)構(gòu)的生成。PDMS芯片應(yīng)用在某些生物實驗中，可以形成足夠穩(wěn)定的溫度梯度，便于反應(yīng)的實現(xiàn)。除此之外，由于其對可見光與紫外光的穿透性，使得其得以與多種光學(xué)檢測器實現(xiàn)聯(lián)用。更重要一點在細(xì)胞實驗中，由于PDMS的無毒特征以及透氣性，因此與其他聚合物材料相比有著不可替代的地位。