微流控技術(shù)基于能夠處理微量至微微量樣品的裝置,其應(yīng)用范圍廣泛,從藥品,醫(yī)療保健到化學(xué)工業(yè)。隨著該項(xiàng)技術(shù)被各個(gè)行業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域所接受,其市場(chǎng)價(jià)值穩(wěn)步上升至十億美元的價(jià)值。要了解微流控的當(dāng)前和未來(lái)市場(chǎng),必須審查這些“微通道”設(shè)備的起源。微流體技術(shù)首先可以在分析方法中找到,例如氣相色譜(GPC),高壓液體(HPLC)和毛細(xì)管電泳(CE),這些方法由20世紀(jì)80年代分子生物學(xué)突破的技術(shù)要求驅(qū)動(dòng),如基因組學(xué)和DNA測(cè)序。這些早期的關(guān)鍵應(yīng)用使人們認(rèn)識(shí)到微流體技術(shù)的巨大潛力,可以徹底改變數(shù)十億美元的市場(chǎng),如制藥,醫(yī)療保健和化學(xué)工業(yè)。微流體的樂(lè)觀(guān)演變也反映其市場(chǎng)價(jià)值已經(jīng)1.59十億美元穩(wěn)步增長(zhǎng),在2013至3.6十億美元3在2017年,它預(yù)計(jì)在2022年超過(guò)1000美元十億。這些預(yù)測(cè)表明未來(lái)幾十年將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。全球存在對(duì)微流控技術(shù)的需求,北美(> 40%)是歐洲(> 30%)和亞太地區(qū)(約18%)的最大市場(chǎng),見(jiàn)圖1。
圖1.全球微流體市場(chǎng)。根據(jù)GranViewResearch 估算經(jīng)濟(jì)區(qū)域微流體全球市場(chǎng)份額的估計(jì)值。
在這個(gè)全球市場(chǎng)中,體外診斷代表了微流控應(yīng)用的最大部分。此外,由于對(duì)護(hù)理點(diǎn)(POC)設(shè)備的需求不斷增加,北美大型市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大,其中許多設(shè)備可歸類(lèi)為可由保險(xiǎn)公司承保的醫(yī)療設(shè)備。這可以通過(guò)更快的投資回報(bào),制造成本的下降和設(shè)備的進(jìn)一步小型化來(lái)緩慢實(shí)現(xiàn)。從這三個(gè)優(yōu)點(diǎn)來(lái)看,小型化是微流體成為可穿戴POC的潛力的關(guān)鍵。例如,實(shí)驗(yàn)室中的微流控芯片是需要大型設(shè)備和小型設(shè)備,包括多個(gè)泵和注射器; 因此,阻礙了它們作為可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。然而,可穿戴設(shè)備將基于不需要插入泵的非連續(xù)流芯片。例如,已經(jīng)存在袖珍裝置以連續(xù)監(jiān)測(cè)患有糖尿病的患者的葡萄糖,幫助確定胰島素注射的正確時(shí)間。這些類(lèi)型的裝置的特征可以擴(kuò)展到局部監(jiān)測(cè)/分析和響應(yīng)性藥物施用。這些裝置可以調(diào)節(jié)的過(guò)程類(lèi)型是酶促反應(yīng),抗體,細(xì)胞或分子的檢測(cè)。事實(shí)上,微流控的繁榮未來(lái)吸引了大型企業(yè),如羅氏,Becton Dickinson,公司和雅培,他們現(xiàn)在是護(hù)理點(diǎn),臨床和獸醫(yī)診斷的領(lǐng)導(dǎo)者,與其他主要供應(yīng)商如Fluidigm Corp.,Agilent Technologies Inc 。,Illumina,Inc。和Shimadzu 。微流控還顯示出化妝品行業(yè)的潛力,例如,歐萊雅最近發(fā)布了第一款能夠測(cè)量pH值的可穿戴微流體傳感器,用于輔助濕疹和特應(yīng)性皮炎。微流控產(chǎn)品的發(fā)明從完成概念驗(yàn)證裝置開(kāi)始,該裝置隨后是不同元件的集成。毫無(wú)疑問(wèn),科學(xué)出版物和專(zhuān)利的穩(wěn)定增長(zhǎng)已被證明存在對(duì)開(kāi)發(fā)新技術(shù)的真正興趣(圖2)。
不幸的是,盡管有大量的概念驗(yàn)證研究和專(zhuān)利,但基于微流體的產(chǎn)品仍然被阻斷。事實(shí)上,這些產(chǎn)品沒(méi)有足夠快地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,這可歸因于幾個(gè)因素。在學(xué)術(shù)界,微流體技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域仍然不為人所知,它們明顯的復(fù)雜性掩蓋了這些優(yōu)勢(shì),阻礙了其他科學(xué)家使用它們。此外,設(shè)備的成本通常超過(guò)了芯片實(shí)驗(yàn)室的好處。在工業(yè)中,最初的高資本投資和昂貴的試劑和材料是明顯的瓶頸。截至今天,沒(méi)有微流體系統(tǒng)用于大規(guī)模制造或來(lái)自這種系統(tǒng)的藥品。微流體技術(shù)必須具有成本效益,并且在大型機(jī)器中可以集成,才能在達(dá)到工業(yè)應(yīng)用之前實(shí)現(xiàn)。因此,機(jī)會(huì)領(lǐng)域是培養(yǎng)具有明確定義標(biāo)準(zhǔn)的即插即用設(shè)備,其中各個(gè)芯片的接口非常簡(jiǎn)單。一方面,微流體技術(shù)需要根據(jù)應(yīng)用和所需的技術(shù)方面集成到更大,更強(qiáng)大的平臺(tái)中。另一方面,可穿戴設(shè)備需要進(jìn)一步小型化,并且需要識(shí)別合適的應(yīng)用領(lǐng)域。毫無(wú)疑問(wèn),通過(guò)處理小型液體樣品,微流體技術(shù)具有降低成本和增加各行業(yè)高通量應(yīng)用的明顯潛力??傊?,盡管微流體產(chǎn)品的推出看似緩慢,但微流體的市場(chǎng)預(yù)測(cè)仍然樂(lè)觀(guān)。
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