Технология микроуправления потоком управляет жидкостью через микронный канал и обеспечивает двойной прорыв в точном управлении и миниатюризации в анализаторе ДНК, что является основной движущей силой для продвижения биотехнологических инноваций. Его основные преимущества заключаются в следующем:

Точное управление: полная оптимизация от потока реагента к условиям реакции

Микроуправляемые чипы могут точно регулировать поток реагента, температуру и pH, необходимые для синтеза ДНК, путем интеграции микроклапанов, микронасосов и датчиков. Например, микроструйный синтезатор экстракта Kilobaser использует микросхему с закрытым потоком, которая контролирует погрешность добавления оснований в пределах 0,1%, что в три раза выше, чем традиционный метод цилиндрического синтеза. Цифровая платформа микроуправления потоком, разработанная Нанкинским технологическим университетом, обеспечивает полную автоматизацию процесса синтеза и секвенирования ДНК с помощью электрического поля для модернизации капель кожи, точность основания составляет более 95% и поддерживает сложные потребности в хранении информации, такие как кодирование Хоффмана.

Миниатюризация: переход от лабораторного оборудования к портативным терминалам

Традиционные синтезаторы ДНК огромны, в то время как технология микроконтроля потока уменьшает реакционную систему до уровня чипа. Устройство Kilobaser имеет размер всего 27 × 33 × 33 см и может синтезировать экстракт непосредственно на лабораторном столе, сокращая время однократного синтеза до 30 - 50 минут. В более продвинутом случае разработанный Университетом Флориды электродинамический сепарационный чип, который использует только микроскоп для загрузки устройства размером с пластину, может извлечь 40 нг очищенной ДНК из образца 10 pL за 30 минут, что дает возможность мгновенного обнаружения на месте (POCT).

III. Интеграция технологий: содействие параллельному развитию высоких и низких затрат

Слияние микроконтроля потока с нанотехнологиями и искусственным интеллектом еще больше высвободило потенциал синтеза ДНК. Например, микропроцессоры с управлением потоком могут интегрировать тысячи параллельных реакционных блоков для параллельного синтеза высокопроизводительной ДНК, а одночиповые процессоры ежедневно производят более миллиона пар оснований. В то же время потребление реагентов с микроконтролем потока составляет только 1 / 10 от традиционного метода, в сочетании с модульной конструкцией, так что стоимость однократного синтеза снижается до 0,01 доллара США / основания, для генной терапии, сельскохозяйственной селекции и других крупномасштабных применений, чтобы очистить барьер стоимости.

В настоящее время размер рынка синтезаторов ДНК в Китае расширяется с 15% - ным годовым комбинированным темпом роста, технология микроконтроля потока в качестве основной движущей силы, продвигает отрасль в направлении « точной, портативной, недорогой» ускоренной эволюции. В будущем, с зрелостью технологии производства чипов 3D - печати, микроструйный синтезатор ДНК, как ожидается, реализует форму « чип как лаборатория» (Lab - on - a - Chip), традиционный режим биопроизводства.