完全集成的无气动和无磁性CMOS铁流体平台,用于全面的生物分子加工

科学领域:

• 微流体学和纳米技术
• 集成电路 (IC) 设计设计
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 传统的微流体平台通常依赖于庞大的外部设备,如气动.
• 对于复杂的生物分子测试,需要集成的,小型化的解决方案.
• 铁流体操纵可以在没有外部的情况下提供精确的滴滴控制.

研究的目的:

• 开发一个完全集成的CMOS铁流体平台,具有芯片上的电化学传感和温度调节.
• 为了证明使用螺旋电感器产生的芯片内磁场来操纵铁流体液滴.
• 验证平台对生物分子处理的能力,例如实时重组酶聚合酶放大 (RT-RPA).

主要方法:

• 为铁流体平台实施45纳米CMOS在绝缘体 (SOI) 工艺.
• 25个铁流体像素的集成,每一个都有螺旋电感器,电化学电池,温度传感器和朱尔加热器.
• 使用芯片上的螺旋电感器,用于铁流体滴滴操纵和散热.
• 通过理论分析和实验测量,对芯片上的电化学电位器和磁传感器进行表征.

主要成果:

• 通过芯片上的磁场成功展示了铁流体滴滴操纵.
• 集成电化学传感器的准确表征,使用不同度的甲基蓝.
• 使用芯片上的实时重组酶聚合酶放大 (RT-RPA) 进行概念验证的生物测量.
• 验证平台执行集成传感,操纵和温度调节的能力.

结论:

• 开发的CMOS铁流体平台为生物分子处理提供了一个完全集成的解决方案,消除了对外部设备的需求.
• 该平台的多功能阵列设计为处理各种分子分析物提供了多功能性,支持先进的分子诊断和生物分析研究.
• 这种小型化,综合的方法对点诊断和芯片上的实验室应用有很大的潜力.