2024年中國微流控芯片行業(yè)分類、發(fā)展歷程、行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢分析：微流控芯片技術(shù)跨學(xué)科融合，拓展應(yīng)用范圍與市場潛力[圖]

內(nèi)容概況：微流控芯片是近年來發(fā)展起來的一種全新微量分析技術(shù)，被評(píng)為本世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d檢驗(yàn)技術(shù)之一?！拔ⅰ笔侵笇?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的微型化（尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米）。“流”是指實(shí)驗(yàn)對(duì)象屬于流體（體積為納升到阿升）。“控”代表著在微型化設(shè)備上對(duì)流體的控制、操作和處理。它屬于一種底層技術(shù)，交織著化學(xué)、流體物理、微電子、新材料等多門學(xué)科知識(shí)。它可以把整個(gè)化驗(yàn)室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測等集成到一塊微米級(jí)尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過程，且可以多次使用。近年來，隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、生物材料、光學(xué)檢測等技術(shù)的突破，中國微流控芯片行業(yè)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢。2023年，中國微流控芯片行業(yè)市場規(guī)模達(dá)2.69億元，同比增長23.39%。

關(guān)鍵詞：微流控芯片市場規(guī)模、微流控芯片行業(yè)現(xiàn)狀、微流控芯片類別

一、行業(yè)概述

微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過程。這種技術(shù)以分析化學(xué)為基礎(chǔ)，以微機(jī)電加工技術(shù)為依托，以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，以生命科學(xué)為目前主要應(yīng)用對(duì)象。微流控芯片利用微通道、微閥門、微泵等組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的混合、分離、傳輸、操控和檢測等功能，具有體積小、快速、高效、靈活、低成本等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、環(huán)境監(jiān)測、藥物篩選等領(lǐng)域。微流控芯片按應(yīng)用領(lǐng)域分類可以分為生物醫(yī)學(xué)芯片、環(huán)境監(jiān)測芯片和藥物篩選芯片。

微流控芯片技術(shù)是一種在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大潛力的科學(xué)技術(shù)，它通過在微納米尺度空間中操控流體，將實(shí)驗(yàn)室的基本功能集成到一個(gè)幾平方厘米的芯片上。目前微流控芯片的優(yōu)點(diǎn)在于集成小型化與自動(dòng)化、高通量、檢測試劑和樣本消耗少、污染少、快速反應(yīng)、可大量平行處理等。但與此同時(shí)，其缺點(diǎn)也包括核心技術(shù)缺乏規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)人才嚴(yán)重不足、生產(chǎn)成本高昂、技術(shù)平臺(tái)的難題、市場教育和接受度、規(guī)模化生產(chǎn)挑戰(zhàn)和材料選擇和兼容性問題等。

二、行業(yè)發(fā)展歷程

中國微流控芯片行業(yè)發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。1990年至2000年的初始階段，微流控芯片的概念最早可以追溯至1990年，瑞士的Manz和Widmer進(jìn)行了電泳分離，開啟了微流控芯片的發(fā)展道路。這一時(shí)期，微流控芯片被認(rèn)為是化學(xué)分析平臺(tái)，常與“微全分析系統(tǒng)”概念混用。

2000年至2006年的技術(shù)成熟階段，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界愈發(fā)清楚地意識(shí)到微流控芯片遠(yuǎn)超“微全分析系統(tǒng)”這一概念，是一種極其重要的平臺(tái)，有發(fā)展為一種重大科學(xué)技術(shù)的潛在能力。比如，利用微流控芯片作為一種微發(fā)生器，可以在微流控芯片上開展組合化學(xué)反應(yīng)用于分析診斷，或結(jié)合液滴技術(shù)，用于藥物合成與篩選，或納米粒子、微球、晶體等的高通量、大規(guī)模制備，形成一種“芯片上的化工廠或制藥廠”。

2006年至今的商業(yè)化階段，微流控技術(shù)廣泛用于生物和化學(xué)領(lǐng)域的分析與檢測，并在IVD（體外診斷）、細(xì)胞分選、器官芯片等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)化。從半導(dǎo)體到高分子材料，從光刻到模塑，微流控材質(zhì)、工藝技術(shù)探索逐步深入。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為代表的有機(jī)高分子聚合物是目前微流控芯片制作的熱門材料。在制作工藝方面，目前廣泛應(yīng)用于微流控芯片制作的工藝有光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)、模塑法、熱壓法、LIGA技術(shù)、激光燒蝕技術(shù)和軟光刻法等。

三、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

微流控芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)業(yè)主要包括材料科學(xué)、精密制造、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)。其中材料科學(xué)產(chǎn)業(yè)包括PDMS（聚二甲基硅氧烷）、玻璃、硅以及有機(jī)高分子聚合物材料等各種高性能材料，精密制造產(chǎn)業(yè)光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等高精度的設(shè)備以及加工技術(shù)。產(chǎn)業(yè)鏈中游為微流控芯片設(shè)計(jì)與制造商。產(chǎn)業(yè)鏈下游主要包括醫(yī)療、生物、環(huán)保、軍事、食品安全等領(lǐng)域。

相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《中國微流控芯片行業(yè)運(yùn)營現(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告》

四、市場規(guī)模

微流控芯片是近年來發(fā)展起來的一種全新微量分析技術(shù)，被評(píng)為本世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d檢驗(yàn)技術(shù)之一?！拔ⅰ笔侵笇?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的微型化（尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米）?！傲鳌笔侵笇?shí)驗(yàn)對(duì)象屬于流體（體積為納升到阿升）?！翱亍贝碇谖⑿突O(shè)備上對(duì)流體的控制、操作和處理。它屬于一種底層技術(shù)，交織著化學(xué)、流體物理、微電子、新材料等多門學(xué)科知識(shí)。它可以把整個(gè)化驗(yàn)室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測等集成到一塊微米級(jí)尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過程，且可以多次使用。近年來，隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、生物材料、光學(xué)檢測等技術(shù)的突破，中國微流控芯片行業(yè)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢。2023年，中國微流控芯片行業(yè)市場規(guī)模達(dá)2.69億元，同比增長23.39%。

微流控芯片有三個(gè)核心應(yīng)用，包括微流控檢測分析芯片、微流控反應(yīng)篩選芯片和微流控細(xì)胞/器官芯片。其中微流控檢測分析芯片是新一代即時(shí)診斷的主流技術(shù)，也是體外診斷（IVD）最重要的表現(xiàn)形式。微流控芯片所具有的多種單元技術(shù)在微小可控平臺(tái)上靈活組合和規(guī)模集成的特點(diǎn)已使其成為現(xiàn)代即時(shí)診斷技術(shù)的首選。

以微流控芯片為平臺(tái)，以分散的液滴單元作為微反應(yīng)器，通過制備相對(duì)簡單的微球，比如氧化物，可以打通芯片合成材料的技術(shù)路線。微流控技術(shù)能夠精確控制微量流體的運(yùn)動(dòng)速度并進(jìn)而控制物質(zhì)傳遞和反應(yīng)條件，因此在制備納米顆粒及微米顆粒時(shí)，不僅可以靈活調(diào)節(jié)顆粒大小、組成、結(jié)構(gòu)（單分散性、殼層厚度，以及其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)）、形貌、分布以及其他物理化學(xué)性質(zhì)，還可以通過微顆粒結(jié)構(gòu)和構(gòu)成微顆粒的各組分的靈活結(jié)合以賦予其更加多樣化的功能，從而為新型微顆粒型功能材料的設(shè)計(jì)和研制提供新的思路和途徑。這類方法試劑消耗量?。é蘬級(jí)），篩選速度快（1000倍），費(fèi)用還低（100萬分之一）。

微流控細(xì)胞/器官芯片是對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞及其微環(huán)境進(jìn)行操控最為重要技術(shù)平臺(tái)，可望大規(guī)模替代小白鼠等模型動(dòng)物，用于驗(yàn)證候選藥物，開展藥物毒理和藥理作用研究，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療。藥物研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的弊端包括：化費(fèi)極大，耗時(shí)極長，存在動(dòng)物權(quán)、動(dòng)物倫理等問題，最根本的是，動(dòng)物到底不是人，因此結(jié)果往往不準(zhǔn)。而器官芯片的發(fā)展提供了一種可能的替代途徑。

五、行業(yè)發(fā)展趨勢

1、跨學(xué)科融合與技術(shù)創(chuàng)新

微流控芯片技術(shù)將進(jìn)一步與納米技術(shù)、生物技術(shù)、材料科學(xué)等前沿領(lǐng)域深度融合，催生新型微流控材料、生物傳感器及微反應(yīng)器。這種跨學(xué)科的融合不僅能夠推動(dòng)微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，還能在更廣泛的應(yīng)用場景中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，如在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著微流控技術(shù)與其他學(xué)科的深度結(jié)合，預(yù)計(jì)將出現(xiàn)更多具有突破性的技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)一步拓展微流控芯片的應(yīng)用范圍和市場規(guī)模。

2、臨床診斷與個(gè)性化醫(yī)療的推進(jìn)

微流控芯片在即時(shí)診斷、液體活檢、精準(zhǔn)用藥指導(dǎo)等方面有望發(fā)揮更大作用，推動(dòng)醫(yī)療服務(wù)從集中化向家庭化、個(gè)性化轉(zhuǎn)變。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療概念的普及和個(gè)性化醫(yī)療需求的增加，微流控芯片技術(shù)因其能夠提供快速、精確的檢測結(jié)果，將在臨床診斷和治療中扮演越來越重要的角色。此外，微流控芯片技術(shù)在藥物篩選和個(gè)體化治療中的潛力，也將促進(jìn)個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展，為患者提供更加精準(zhǔn)和個(gè)性化的治療方案。

3、環(huán)境與食品安全監(jiān)控的加強(qiáng)

微流控芯片技術(shù)可用于快速、靈敏檢測環(huán)境污染物質(zhì)、食品中病原體及有害殘留，助力構(gòu)建實(shí)時(shí)、高效的環(huán)境與食品安全監(jiān)測體系。隨著公眾對(duì)環(huán)境和食品安全的日益關(guān)注，微流控芯片技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛。通過微流控芯片技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品和環(huán)境樣本的快速檢測和分析，提高檢測效率和準(zhǔn)確性，從而更好地保護(hù)公眾健康和環(huán)境安全。此外，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，微流控芯片在環(huán)境與食品安全監(jiān)控方面的應(yīng)用將更加普及。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國微流控芯片行業(yè)運(yùn)營現(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號(hào)，每天及時(shí)掌握更多行業(yè)動(dòng)態(tài)。