微流控控制晶元定義
微流控晶元技術將生物、化學、醫學分析過程中的樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元整合到微公尺級晶元中，自動完成分析的全過程。 由於在生物、化學和醫學領域的巨大潛力，微流控晶元已發展成為生物學、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的新興研究領域。
微流控晶元具有自動化程度高、效率高、良率高、小型化、成本低、試劑消耗超低等優點。 特別是在微流體的精確操作方面，可以達到納公升甚至飛秒，在生物學、醫學、物理學、化學等許多交叉學科領域都有著巨大的研究潛力。
微流控晶元可分為許多類別
連續流微流控晶元
連續流是一種恆定的、有規律的、連續的流。 得益於外部壓力幫浦或整合機械微幫浦等裝置，連續流動微流控晶元允許操縱液體通過微通道的連續流動。 連續流動工藝廣泛用於生物分析、化學、能源和環境應用。
數字微流控晶元
數字微流控晶元，又稱液滴微流控或乳液科學，是微流控晶元的主要應用領域之一。 它能夠使用電潤濕來操縱基材上自己的液滴。 這允許在實驗引數範圍內生成和控制均勻、可重複的液滴。
液滴微流控晶元可用於奈米顆粒的合成、單細胞分析和生物實體的封裝等廣泛的應用。 該技術為診斷和**提供了新的解決方案，可以成為藥物遞送和生物感測的重要工具。
光流控和微流控晶元
光流體學是一門新興且快速發展的科學，它融合了三個科學領域：微光子學、光學和微流體學。 微光學，或微公尺級的光控制，涉及通常由雷射發射的光子的順序傳輸。
光流體將光和液體融合到微型光學裝置中，利用流體的特性提供高精度和靈活性。
光流體應用包括晶元實驗室裝置、流體波導、可變形透鏡、液滴雷射器、顯示器、生物感測器、光學開關或分子成像工具和能源。
聲流體和微流控晶元
聲流體涉及聲場的使用，主要是微流控晶元通道內的流體超聲處理，以操縱細胞和顆粒。 它是指在微尺度到奈米尺度的流體環境中對聲波的研究和操縱。 這些機械波通過微通道壁上的致動器的作用施加在流體上。
聲學為微奈米尺度的流體和流體中顆粒的操縱提供了強有力的支援。
這已被證明是一種細胞溫和的方法，可用於許多應用，例如生物醫學應用：晶元實驗室功能化、顆粒移動、細胞分離、聲學捕獲。
電泳和微流控晶元
電泳是臨床和研究實驗室中使用的一種技術，用於根據分子的大小、電荷和形狀分離分子。 電泳依賴於離子在電場中的運動。 電流流過容納分子混合物的介質。 帶正電的離子（陽離子）向負極移動，而帶負電的陽離子（陰離子）向正極移動。 離子具有獨特的遷移率，它們可以分離。
該方法可用於 DNA 和 RNA 分析。
微納加工和微流控晶元
微納加工技術可以研究和製造微公尺級和更小的微觀結構，並將其整合到微流控器件中。 它被廣泛用於複製成型或微接觸印刷等方面，並通過建立合適的微觀結構來精確控制細胞的形狀和功能。
微電子和微流控晶元
微電子學是研究微型電子元件設計的工程。 它允許使用光刻、蝕刻等技術精確製造微型結構。 儘管電氣元件的整合有時可能具有挑戰性，但它可用於各種應用，例如醫療感測系統和人體工程學單元。
電化學和微流控晶元
電化學是研究電流與化學反應之間關係的學科。 電化學檢測元件可以整合在微流控裝置中，使其可靠且高度靈敏。 隨著電化學感測器、晶元實驗室和生物感測器的發展，電化學有許多應用，尤其是在分析化學方面。
早期的微系統使用矽微納加工，使用複雜而昂貴的工藝，如化學蝕刻。 玻璃和矽等材料需要大量的時間、精力和金錢。 為了克服這些問題，科學家們在聚合物中引入了微流控晶元。 通過實驗和預算選擇最合適的材料，因為它們各有利弊。 紙基微流控晶元越來越被視為未來可能的關鍵技術。 對於某些應用，下面將介紹用於製造微流控晶元的幾種材料。
矽
矽是最早被選擇用於製造微流控晶元的材料之一。
如今，矽的使用越來越少，因為它的成本很高，而且它的不透明性使得除了紅外線之外無法進行光學檢測。 此外，它還需要在微製造和潔淨室方面擁有真正的專業知識。 但是，它可以實現高精度的矽加工。 矽材料具有良好的表面穩定性、化學相容性和導電性，這使得電子元件可以整合在微流控晶元上，但對於需要高電壓的微流控晶元應用（如電泳）是不可能的。
玻璃
玻璃是早期用於製造微流控晶元的另一種材料。 它受益於與矽相同的表面穩定性、導熱性和溶劑相容性。 此外，玻璃具有生物相容性、化學惰性、親水性，並允許有效的塗層。 其表面化學性質、出色的光學透明度和耐高壓性使其成為許多應用的最佳選擇。 微流控晶元中玻璃的主要缺點是成本高。
聚合物
聚合物因其堅固、廉價且具有很強的生化效能而被廣泛用於製造微流控晶元。 由於高分子材料種類繁多，化學改性方便，聚合物已被用於製造微流控晶元。
聚合物可用於快速製造微流控晶元。 我們可以將它們分為兩類：熱塑性塑料和熱固性樹脂。 一些可用於製造微流控晶元的熱塑性聚合物是聚苯乙烯 （PS）、聚醚醚酮 （PEEK）、聚對苯二甲酸乙二醇酯 （PET）、聚氯乙烯 （PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）、環烯烴共聚物 （COC）、聚碳酸酯 （PC）、PEI（聚醚醯亞胺）和聚二甲基矽氧烷 （PDMS）。
聚二甲基矽氧烷
聚二甲基矽氧烷（PDMS）廣泛用於快速、輕鬆地製造微流控晶元。 PDMS具有光學透明、彈性、低毒、化學惰性、成本低、透氣性強等優點。 PDMS也可以很容易地操作，PDMS裝置只需要很少的裝置。 這些特性使其特別適用於製造用於細胞或組織培養的微器件。
然而，PDMS受到材料老化和與許多有機溶劑化學相容性差的限制。 此外，除非將電極安裝在玻璃蓋玻片中而不是晶元中，否則不可能在微流控晶元內部實現電極。 此外，PDMS晶元不適合高壓操作，因為它可以改變微通道的幾何形狀。
熱固性樹脂
熱固性樹脂是在固化過程中通過不可逆化學鍵結合在一起的聚合物。 它們在光學上是透明的，價格低廉，並且製作簡單快捷。 它們不會熔化，在某些溶劑中不會溶脹，它們是不溶的。 與彈性體相比，具有高度交聯熱固性塑料的聚合物結構具有較高的機械強度和物理強度，但彈性較差。 此外，當加熱時，它們會變成硬質材料，因此，它們需要流體互連器。 此外，熱固性材料不透氣，這使得它們成為基於電池的長期應用的不良材料。 熱固性聚酯（TPE）是微流控晶元製造中最常用的熱固性材料之一，但也可以找到其他材料，例如環氧樹脂。
紙基晶元
紙是一種非常便宜且有前途的微流控晶元材料。 事實上，紙張易於儲存、使用和運輸。 它與生物樣品相容，可以進行化學處理以與分子或蛋白質結合。 最重要的是，用於製造微流控晶元的紙張是環保的。
使用紙基製作微流控晶元的主要缺點是晶元上溝道圖案的形成非常複雜。
水 凝 膠
水凝膠非常柔軟，可以模製成各種特徵設計和尺寸。 水凝膠對細胞無毒且具有成本效益。 大多數細胞營養素和生長因子可在水凝膠中擴散。 瓊脂糖凝膠（微流控晶元中常用的水凝膠）中大多數溶質的擴散率被認為非常接近水中的擴散率。
以上內容是微流控晶元的分類和常見微流控晶元的製造材料。