一张图看懂微流控芯片产业课件

一张图看懂微流控芯片产业曾佑鹏2019-01-140精选课件一张图看懂微流控芯片产业曾佑鹏0精选课件01什么是微流控芯片？微流控芯片：微流控芯片又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），它是在一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，把生物和化学等领域中涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片被Business2.0杂志称为“改变未来的七种技术之一”1精选课件01什么是微流控芯片？微流控芯片：微流控芯片又称为芯片实验室02小芯片、大世界细胞培养组织与器官仿生单细胞功能蛋白组学2精选课件02小芯片、大世界细胞培养组织与器官仿生单细胞功能蛋白组学203微流控芯片发展简史3精选课件03微流控芯片发展简史3精选课件04微流控芯片的特征01微流控芯片可以实现各种功能的高度集成，微全分析系统便是一个典型的代表。高度集成02能将多个单元步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道、微阀门、微泵等设计，实现整个检测集成小型化和自动化小型、自动化03由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别。样本量消耗少由于微流控芯片能将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，且流体在微尺度空间表现出与宏观尺度流体不同的特征（如热、质传递效率、层流、电渗等），使其具有样品消耗量少、分析速度快、操作成本底以及集成度高等优势。4精选课件04微流控芯片的特征01微流控芯片可以实现各种功能的高度集成05微流控芯片的分类按应用领域1.环境分析与监测类芯片空气质量检测芯片水质实时监测芯片有毒有害化合物类重金属监测类芯片2.细胞培养与研究类芯片细胞层受创愈合研究芯片细胞相互作用研究流式细胞计数芯片细胞常规培养芯片5精选课件05微流控芯片的分类按应用领域1.环境分析与监测类芯片空气质05微流控芯片的分类按应用领域3.化学分析类微流控芯片4.高通量药物筛选类芯片芯片毛细管电泳类阴阳离子浓缩芯片小分子检测类芯片化学合成类芯片胚胎水平药物筛选类细胞水平药物筛选类分子水平药物筛选类6精选课件05微流控芯片的分类按应用领域3.化学分析类微流控芯片4.高05微流控芯片的分类按芯片材质PDMS芯片玻璃芯片塑料芯片石英芯片PMMA芯片7精选课件05微流控芯片的分类按芯片材质PDMS芯片玻璃芯片塑料芯片石06微流控芯片的加工工艺PDMS芯片玻璃芯片微流控芯片的加工技术起源于微机电加工技术，针对不同材质的芯片，其加工工艺过程有所区别，目前出现的微流控芯片加工技术有光刻和蚀刻技术、等离子体蚀刻技术、模塑法、软刻蚀法、微接触印刷法、热压法等，以最常见的PDMS和玻璃两种材质为例，其加工工艺流程如右图所示：8精选课件06微流控芯片的加工工艺PDMS芯片玻璃芯片微流控芯片的加工07微流控芯片的应用历经二十多年的研究与发展，如今微流控芯片的含义已越来越丰富，其应用领域也从分析化学平台扩展至医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测、微化工等众多新领域。GD-MS微流控芯片医学研究蛋白质晶型筛选药物合成分子诊断环境监测微化工3D打印PCR技术9精选课件07微流控芯片的应用历经二十多年的研究与发展，如今微流控芯片07微流控芯片的应用医学研究微流控芯片的高度集成化，微流控仪器往往具有操作简便，仪器价格相对便宜，小而轻，能迅速出结果等优势，高度切合及时诊断（POCT）的发展需求。微流控芯片内单元构件的尺度使它有可能同时容纳分子、细胞、仿生的组织，甚至器官，从而在芯片上构建组织与器官仿生实验室。微流控芯片技术的出现，解决常规细胞分析中遇到的难于操纵、成分复杂且含量微小、无法提供复杂微尺度生长环境等问题，从而实现从单细胞水平进行基因组学研究。及时诊断组织与器官仿生基因组学研究微流控芯片的应用层面，其重点应用领域便集中在生命科学，在微流控芯片平台上进行医学研究已取得了很多进展，彰显了微流控芯片应用在医学研究中的重要性。10精选课件07微流控芯片的应用医学研究微流控芯片的高度集成化，微流控仪07微流控芯片的应用药物合成对于有些药物的合成过程，中间往往存在副反应而影响了产物的收率或纯度，常规方法筛选目标药物存在成本极高，耗时长且选择性低等问题，而微流控芯片的应用成为解决这一类问题理想的替代技术。目标产物副产物采用微流控芯片技术合成苯基硼酸可得到选择性很高的产物，收率提高25%11精选课件07微流控芯片的应用药物合成对于有些药物的合成过程，中间往往07微流控芯片的应用分析检测微流控芯片发展之初便是微全分析系统，所以其在分析检测领域的应用是最成熟和最商业化的。不管是药物毒性检测、环境、食物和水体污染检测，还是司法鉴定中犯罪物证DNA检测，以及数字核酸扩增检测(dDNA)中都可以找到微流控应用的案列。常见的商品化数字核酸扩增检测检验平台12精选课件07微流控芯片的应用分析检测微流控芯片发展之初便是微全分析系07微流控芯片的应用微化工传统化工过程中的“三传一反”在微尺度下可得到强化，基于微流控技术发展起来的微化工，可实现化工过程“更好”、“更快”、“更安全环保”、“更经济”的优势，有望解决传统化工存在的设备投资大、运行和维护成本高、过程能耗、安全系数高等问题。

微化工“更安全环保”绿色化学工程降低危险化学反应的风险“更好”高收率更好的选择性“更经济”低资金投入低运行、低维护成本“更快”高时空收率高生产能力13精选课件07微流控芯片的应用微化工传统化工过程中的“三传一反”在微尺08微流控芯片相关企业国外企业目前微流控行业全球有700+公司，微流控工厂数量有400+，国外相关企业主要是医疗保健、生物制药、生物诊断等类型公司，不乏一些大型上市企业，这些企业的微流控产品主要为测序仪、生化检测仪、及时诊断类仪器。14精选课件08微流控芯片相关企业国外企业目前微流控行业全球有700+公08微流控芯片相关企业国内企业目前，国内也涌现了大量初创微流控企业，主要集中分布在北上深及其周边地区，企业类型分为芯片设计制造、分子诊断、细胞检测、免疫诊断、生化检测以及综合性企业，其中上市公司也有近十家，但是国内微流控企业真正商业化的产品还屈指可数，与国外企业在微流控产品商业化上仍有较大差距。芯片设计制造分子诊断15精选课件08微流控芯片相关企业国内企业目前，国内也涌现了大量初创微流08微流控芯片相关企业国内企业细胞检测免疫诊断生化检测16精选课件08微流控芯片相关企业国内企业细胞检测免疫诊断生化检测16精09国内微流控行业重点企业博晖创新——HPV分子诊断爆款EncompassMDx芯片控制仪一次性芯片北京博晖创新光电技术股份有限公司成立于2001年，坐落于北京市中关村生命科学园，是一家生物医疗高新技术上市企业（股票代码：300318）。其研制出的微流控产品“微流控核酸检测系统”GENPLEX平台，上市一年时间因HPV检测而成为爆款，现已拥有了100家终端医院。17精选课件09国内微流控行业重点企业博晖创新——HPV分子诊断爆款En09国内微流控行业重点企业华迈兴微——化学发光新锐华迈兴微“极光”M2微流控化学发光分析仪华迈兴微作为主要从事医疗即时诊断设备化学发光免疫、分析仪以及配套的心血管疾病标志物试剂卡的研发、生产与销售。核心产品“极光”M2微流控化学发光分析仪集“微流控+磁微粒分离+POCT”三大核心技术于一身，是全球第一台微流控化学发光分析系统。18精选课件09国内微流控行业重点企业华迈兴微——化学发光新锐华迈兴微“09国内微流控行业重点企业达安基因中山大学达安基因股份有限公司依托中山大学雄厚的科研平台，是以分子诊断技术为主导的集临床检验试剂和仪器的研发、生产、销售以及全国连锁医学独立实验室临床检验服务为一体的生物医药高科技企业。公司于2004年8月在深圳证券交易所挂牌上市，成为广东省高校校办产业中第一家上市公司。19精选课件09国内微流控行业重点企业达安基因中山大学达安基因股份有限公09国内微流控行业重点企业万孚生物广州万孚生物技术有限公司自1992年成立以来，致力于从事医学检验诊断产品的研发、生产和经营，该企业构建了完善的胶体金与胶乳标记层析技术平台、荧光标记定量检测技术平台、干式生化以及电化学定量检测、分子诊断等技术平台，产品涵盖传染病、妊娠、心血管疾病、毒品、肿瘤疾病、代谢疾病等业务领域。2016年通过投资AtlasGenetics的方式，万孚生物拥有微流控产品io分子诊断测试仪。20精选课件09国内微流控行业重点企业万孚生物广州万孚生物技术有限公司自09国内微流控行业重点企业美晶医疗——液体活检潜力股美晶医疗CellRichTM自动化循环肿瘤细胞捕获设备2018年2月9日，国家食品药品监督管理总局（CFDA）正式审核通过宁波美晶医疗技术有限公司（NanoLiteSystems）自主研发的新一代CellRichTM自动化循环肿瘤细胞捕获设备。据悉，该设备是目前国内唯一通过国家认证的基于免疫磁筛选微流控芯片专利技术的自动化双模式循环肿瘤细胞筛选设备，临床数据显示，可实现人体外周血中肿瘤细胞（CTC）的精准捕获。21精选课件09国内微流控行业重点企业美晶医疗——液体活检潜力股美晶医疗10微流控芯片行业前景市场容量201520162017201825.6408094根据Yole电子产业消息预测，基于微流控的设备在2017年市场达到25亿美元，预计2022年达到58亿美元，年复合增长率为18%。market&market预测，2017年微流控相关市场价值为80.28亿美元，预计在预测近期内将以22.6％的复合增长率增长，到2023年将达到279.1亿美元。2016-2018年微流控产业规模（亿美元）相关企业产品收入并购专利700+公司、400+微流控工厂2017年全球微流控产品收入90亿美元，年增长率在18%左右2015年之后产生的并购交易达250亿美元全球范围内有4500+微流控专利微流控产业现状22精选课件10微流控芯片行业前景市场容量20152016201720110微流控芯片行业前景国内市场前景目前来讲，微流控最大的产业化应用场景还是在于体外诊断（IVD）。而这一块其实国内市场空间就特别大，首先诊断类医疗器械在整个医疗中重要性不言而喻，其次中国人口老龄化的趋势将对智能化诊断检测类的医疗器械需求大大增加。此外，移动互联网的发展带来了互联网医疗的兴起，而互联网医疗最应该解决的问题就是智能化医疗检测终端问题，这些都需要诊断检测类的医疗器械。这些需求都将成为微流控产业不断发展的重要因素。我国体外诊断（IVD）产业规模23精选课件10微流控芯片行业前景国内市场前景目前来讲，微流控最大的产业10微流控芯片行业前景全球市场前景微流控产业的主要驱动力来自及时诊断和制药研究-微流控器件市场：由2017年的25亿美元增至2022年的58亿美元，复合年增长率为18%；-微流控产品市场：由2017年的90亿美元增至2022年的230亿美元，复合年增长率为21%24精选课件10微流控芯片行业前景全球市场前景微流控产业的主要驱动力来自THANKS!25精选课件THANKS!25精选课件感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，一张图看懂微流控芯片产业曾佑鹏2019-01-1427精选课件一张图看懂微流控芯片产业曾佑鹏0精选课件01什么是微流控芯片？微流控芯片：微流控芯片又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），它是在一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，把生物和化学等领域中涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片被Business2.0杂志称为“改变未来的七种技术之一”28精选课件01什么是微流控芯片？微流控芯片：微流控芯片又称为芯片实验室02小芯片、大世界细胞培养组织与器官仿生单细胞功能蛋白组学29精选课件02小芯片、大世界细胞培养组织与器官仿生单细胞功能蛋白组学203微流控芯片发展简史30精选课件03微流控芯片发展简史3精选课件04微流控芯片的特征01微流控芯片可以实现各种功能的高度集成，微全分析系统便是一个典型的代表。高度集成02能将多个单元步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道、微阀门、微泵等设计，实现整个检测集成小型化和自动化小型、自动化03由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别。样本量消耗少由于微流控芯片能将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，且流体在微尺度空间表现出与宏观尺度流体不同的特征（如热、质传递效率、层流、电渗等），使其具有样品消耗量少、分析速度快、操作成本底以及集成度高等优势。31精选课件04微流控芯片的特征01微流控芯片可以实现各种功能的高度集成05微流控芯片的分类按应用领域1.环境分析与监测类芯片空气质量检测芯片水质实时监测芯片有毒有害化合物类重金属监测类芯片2.细胞培养与研究类芯片细胞层受创愈合研究芯片细胞相互作用研究流式细胞计数芯片细胞常规培养芯片32精选课件05微流控芯片的分类按应用领域1.环境分析与监测类芯片空气质05微流控芯片的分类按应用领域3.化学分析类微流控芯片4.高通量药物筛选类芯片芯片毛细管电泳类阴阳离子浓缩芯片小分子检测类芯片化学合成类芯片胚胎水平药物筛选类细胞水平药物筛选类分子水平药物筛选类33精选课件05微流控芯片的分类按应用领域3.化学分析类微流控芯片4.高05微流控芯片的分类按芯片材质PDMS芯片玻璃芯片塑料芯片石英芯片PMMA芯片34精选课件05微流控芯片的分类按芯片材质PDMS芯片玻璃芯片塑料芯片石06微流控芯片的加工工艺PDMS芯片玻璃芯片微流控芯片的加工技术起源于微机电加工技术，针对不同材质的芯片，其加工工艺过程有所区别，目前出现的微流控芯片加工技术有光刻和蚀刻技术、等离子体蚀刻技术、模塑法、软刻蚀法、微接触印刷法、热压法等，以最常见的PDMS和玻璃两种材质为例，其加工工艺流程如右图所示：35精选课件06微流控芯片的加工工艺PDMS芯片玻璃芯片微流控芯片的加工07微流控芯片的应用历经二十多年的研究与发展，如今微流控芯片的含义已越来越丰富，其应用领域也从分析化学平台扩展至医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测、微化工等众多新领域。GD-MS微流控芯片医学研究蛋白质晶型筛选药物合成分子诊断环境监测微化工3D打印PCR技术36精选课件07微流控芯片的应用历经二十多年的研究与发展，如今微流控芯片07微流控芯片的应用医学研究微流控芯片的高度集成化，微流控仪器往往具有操作简便，仪器价格相对便宜，小而轻，能迅速出结果等优势，高度切合及时诊断（POCT）的发展需求。微流控芯片内单元构件的尺度使它有可能同时容纳分子、细胞、仿生的组织，甚至器官，从而在芯片上构建组织与器官仿生实验室。微流控芯片技术的出现，解决常规细胞分析中遇到的难于操纵、成分复杂且含量微小、无法提供复杂微尺度生长环境等问题，从而实现从单细胞水平进行基因组学研究。及时诊断组织与器官仿生基因组学研究微流控芯片的应用层面，其重点应用领域便集中在生命科学，在微流控芯片平台上进行医学研究已取得了很多进展，彰显了微流控芯片应用在医学研究中的重要性。37精选课件07微流控芯片的应用医学研究微流控芯片的高度集成化，微流控仪07微流控芯片的应用药物合成对于有些药物的合成过程，中间往往存在副反应而影响了产物的收率或纯度，常规方法筛选目标药物存在成本极高，耗时长且选择性低等问题，而微流控芯片的应用成为解决这一类问题理想的替代技术。目标产物副产物采用微流控芯片技术合成苯基硼酸可得到选择性很高的产物，收率提高25%38精选课件07微流控芯片的应用药物合成对于有些药物的合成过程，中间往往07微流控芯片的应用分析检测微流控芯片发展之初便是微全分析系统，所以其在分析检测领域的应用是最成熟和最商业化的。不管是药物毒性检测、环境、食物和水体污染检测，还是司法鉴定中犯罪物证DNA检测，以及数字核酸扩增检测(dDNA)中都可以找到微流控应用的案列。常见的商品化数字核酸扩增检测检验平台39精选课件07微流控芯片的应用分析检测微流控芯片发展之初便是微全分析系07微流控芯片的应用微化工传统化工过程中的“三传一反”在微尺度下可得到强化，基于微流控技术发展起来的微化工，可实现化工过程“更好”、“更快”、“更安全环保”、“更经济”的优势，有望解决传统化工存在的设备投资大、运行和维护成本高、过程能耗、安全系数高等问题。

微化工“更安全环保”绿色化学工程降低危险化学反应的风险“更好”高收率更好的选择性“更经济”低资金投入低运行、低维护成本“更快”高时空收率高生产能力40精选课件07微流控芯片的应用微化工传统化工过程中的“三传一反”在微尺08微流控芯片相关企业国外企业目前微流控行业全球有700+公司，微流控工厂数量有400+，国外相关企业主要是医疗保健、生物制药、生物诊断等类型公司，不乏一些大型上市企业，这些企业的微流控产品主要为测序仪、生化检测仪、及时诊断类仪器。41精选课件08微流控芯片相关企业国外企业目前微流控行业全球有700+公08微流控芯片相关企业国内企业目前，国内也涌现了大量初创微流控企业，主要集中分布在北上深及其周边地区，企业类型分为芯片设计制造、分子诊断、细胞检测、免疫诊断、生化检测以及综合性企业，其中上市公司也有近十家，但是国内微流控企业真正商业化的产品还屈指可数，与国外企业在微流控产品商业化上仍有较大差距。芯片设计制造分子诊断42精选课件08微流控芯片相关企业国内企业目前，国内也涌现了大量初创微流08微流控芯片相关企业国内企业细胞检测免疫诊断生化检测43精选课件08微流控芯片相关企业国内企业细胞检测免疫诊断生化检测16精09国内微流控行业重点企业博晖创新——HPV分子诊断爆款EncompassMDx芯片控制仪一次性芯片北京博晖创新光电技术股份有限公司成立于2001年，坐落于北京市中关村生命科学园，是一家生物医疗高新技术上市企业（股票代码：300318）。其研制出的微流控产品“微流控核酸检测系统”GENPLEX平台，上市一年时间因HPV检测而成为爆款，现已拥有了100家终端医院。44精选课件09国内微流控行业重点企业博晖创新——HPV分子诊断爆款En09国内微流控行业重点企业华迈兴微——化学发光新锐华迈兴微“极光”M2微流控化学发光分析仪华迈兴微作为主要从事医疗即时诊断设备化学发光免疫、分析仪以及配套的心血管疾病标志物试剂卡的研发、生产与销售。核心产品“极光”M2微流控化学发光分析仪集“微流控+磁微粒分离+POCT”三大核心技术于一身，是全球第一台微流控化学发光分析系统。45精选课件09国内微流控行业重点企业华迈兴微——化学发光新锐华迈兴微“09国内微流控行业重点企业达安基因中山大学达安基因股份有限公司依托中山大学雄厚的科研平台，是以分子诊断技术为主导的集临床检验试剂和仪器的研发、生产、销售以及全国连锁医学独立实验室临床检验服务为一体的生物医药高科技企业。公司于2004年8月在深圳证券交易所挂牌上市，成为广东省高校校办产业中第一家上市公司。46精选课件09国内微流控行业重点企业达安基因中山大学达安基因股份有限公09国内微流控行业重点企业万孚生物广州万孚生物技术有限公司自1992年成立以来，致力于从事医学检验诊断产品的研发、生产和经营，该企业构建了完善的胶体金与胶乳标记层析技术平台、荧光标记定量检测技术平台、干式生化以及电化学定量检测、分子诊断等技术平台，产品涵盖传染病、妊娠、心血管疾病、毒品、肿瘤疾病、代谢疾病等业务领域。2016年通过投资AtlasGenetics的方式，万孚生物拥有微流控产品io分子诊断测试仪。47精选课件09国内微流控行业重点企业万孚生物广州万孚生物技术有限公司自09国内微流控行业重点企业美晶医疗——液体活检潜力股美晶医疗CellRichTM自动化循环肿瘤细胞捕获设备2018年2月9日，国家食品药品监督管理总局（CFDA）正式审核通过宁波美晶医疗技术有限公司（NanoLiteSystems）自主研发的新一代CellRichTM自动化循环肿瘤细胞捕获设备。据悉，该设备是目前国内唯一通过国家认证的基于免疫磁筛选微流控芯片专利技术的自动化双模式循环肿瘤细胞筛选设备，临床数据显示，