Лаборатория на чипе ( англ. lab-on-a-chip или micro total analysis systems , сокр. LOC; µTAS), или микросистемы полного анализа , — миниатюрный прибор, позволяющий осуществлять один или несколько многостадийных (био)химических процессов на одном чипе площадью от нескольких мм ² до нескольких см ² и использующий микро- или наноскопические количества образцов для пробоподготовки и проведения реакций.

Описание

Для создания лабораторий на чипе используется микротехнология , с применением 3D-принтеров , фотолитографии , микро- и нанофлюидики , прецизионного конструирования, наносенсорики и других приёмов, применяемых в производстве микроэлектромеханических систем (МЭМС). Лаборатории на чипе отличаются от обычных биомикрочипов, выполняющих, как правило, одну реакцию (например, гибридизацию нуклеиновых кислот ) возможностью осуществлять последовательные химические превращения исходных образцов, включая стадии разделения, концентрирования, смешивания промежуточных продуктов, перемещения их в различные реакционные микрокамеры и считывания конечных результатов. Основные преимущества лабораторий на чипе заключаются в простоте их использования, высокой скорости проведения анализа, малом количестве образцов и реагентов, необходимых для получения результата, а также хорошей воспроизводимости результатов благодаря использованию стандартных технологий и автоматизированного оборудования в ходе изготовления и применения. В перспективе такие системы смогут значительно удешевить и сделать более доступными технологии исследования, проводимые в настоящее время в специализированных лабораториях на дорогостоящем оборудовании, например, диагностику онкологических и инфекционных заболеваний можно будет проводить непосредственно у постели больного или осуществлять экспресс-анализ загрязнения окружающей среды в полевых условиях. Значительно облегчает конструирование подобных устройств создание универсального набора компонентов (которые не трудно воссоздать с помощью 3D-принтера), из которого новое устройство может быть создано в считанные минуты. . Также существует перспектива будущего применения лабораторий на чипе в качестве микрореакторов в синтетической химии, а также в качестве микроустройств для лабораторной экспресс- диагностики , например, по ПЦР .

См. также

• Микрогидродинамика
• Микротехнология
• Микроэлектромеханические системы
• Молекулярный переключатель
• Мультиплексный анализ

Примечания

Литература

• Bhargava, K. C. et al.(2015). . Sci. Rep. 5, 15609; doi :
• Au, A. K., Bhattacharjee, N., Horowitz, L. F., Chang, T. C., & Folch, A. (2015). 3D-printed microfluidic automation. Lab on a chip, 15(8), 1934—1941. doi :
• Rogers, C. I., Qaderi, K., Woolley, A. T., & Nordin, G. P. (2015). . Biomicrofluidics, 9(1), 016501. Подробное описание устройства со встроенными клапанами
• Chang, L., Hu, J., Chen, F., Chen, Z., Shi, J., Yang, Z., … & Lee, L. J. (2016). Nanoscale bio-platforms for living cell interrogation: current status and future perspectives. Nanoscale., 8, 3181-3206 doi :
• Yazdi, A. A., Popma, A., Wong, W., Nguyen, T., Pan, Y., & Xu, J. (2016). . Microfluidics and Nanofluidics, 20(3), 1-18. doi : Как напечатать на 3D принтере лабораторию на чипе
• Zhang, Y., & Jiang, H. R. (2016). . Analytica Chimica Acta, 914, 7-16. doi :
• Carreras, P., González, I., Gallardo, M., Ortiz-Ruiz, A., Morales, M. L., Encinas, J., & Martínez-López, J. (2021). Long-Term Human Hematopoietic Stem Cell Culture in Microdroplets. Micromachines, 12(1), 90. PMC doi :
• Venkatesan, S., Jerald, J., Asokan, P., & Prabakaran, R. (2020). . Recent Advances in Mechanical Engineering, 235—245. Online ISBN 978-981-15-1071-7
• Agrawal, G., Ramesh, A., Aishwarya, P., Sally, J., & Ravi, M. (2021). Devices and techniques used to obtain and analyze three‐dimensional cell cultures. Biotechnology Progress, e3126. PMID doi :
• Winkler S., Grünberger A., Bahnemann J. (2021) Microfluidics in Biotechnology: Quo Vadis. In: . Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. Springer, Berlin, Heidelberg. PMID
• Evgenios Bouzetos et al., (2021). . Trends in Biotechnology.
• Krylach, I. V., Fokina, M. I., Kudryashov, S. I., Veniaminov, A. V., Olekhnovich, R. O., Sitnikova, V. E., ... & Uspenskaya, M. V. (2022). Microfluidic water flow on laser-patterned MicroCoat®-coated steel surface. Applied Surface Science, 581, 152258. doi :

Ссылки

• При написании этой статьи использовался материал из издания « Словарь нанотехнологических терминов » (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons .