Mikrofluidik-Marktwachstumsbericht – Größe und Anteil 2027

[Forschungsbericht] Die Marktgröße der Mikrofluidik wird bis 2027 schätzungsweise 43.398,7 Millionen US-Dollar erreichen, gegenüber 11.851,1 Millionen US-Dollar im Jahr 2019; Von 2019 bis 2027 wird ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 17,9 % erwartet.

Markteinblicke und Analystenmeinung:

Mikrofluidik ist sowohl Wissenschaft als auch Technologie, als Wissenschaft, die das Verhalten von Flüssigkeiten durch Mikrokanäle untersucht, und als Technologie zur Herstellung mikrominiaturisierter Geräte mit Kammern und Tunnel, durch die Flüssigkeiten fließen. Mikrofluidik befasst sich mit kleinen Flüssigkeitsvolumina bis hin zu Femtolitern (fL), einem Billiardstel Liter. Da immer mehr Forscher die Leistungsfähigkeit der Mikrofluidik erkennen, wird die Technologie in vielen neuen Bereichen eingesetzt, wodurch Geld und Zeit für die Forschung gespart werden. Mikrofluidische Systeme werden häufig in Verfahren wie isoelektrischer Fokussierung, Kapillarelektrophorese, Durchflusszytometrie, Immunoassays, Probeninjektion in der Massenspektrometrie, DNA-Analyse, PCR-Amplifikation, Zellstrukturierung sowie Trennung und Manipulation von Zellen eingesetzt. Es wird erwartet, dass die steigende Nachfrage nach Mikrofluidik-Technologien für Point-of-Care-Tests und Innovationen im Mikrofluidik-Produktportfolio das Wachstum des Mikrofluidik-Marktes im Prognosezeitraum ankurbeln werden.

Wachstumstreiber:

Die Fortschritte beim Design und der Entwicklung von Mikrofluidik-Geräten (MFs) haben es möglich gemacht, herkömmliche biochemische Labore zu miniaturisieren Protokolle in ein Mikrokanal-Netzwerksystem, das sich als effizientes und kostengünstiges Werkzeug herausgestellt hat. Biomedizinische Mikrogeräte umfassen integrierte Strukturen, die aus zahlreichen integrierten Geräten in Mikro- und Nanogröße bestehen, in deren Plattform viele Prozesse von der Partikelmanipulation bis zur Sensorik stattfinden. Obwohl verschiedene Arten von Mikrofluidikgeräten in biomedizinischen Anwendungen ähnliche Aufgaben erfüllen können, werden passive Mikrofluidiksysteme hauptsächlich zur Partikelmanipulation und zum Mischen von Flüssigkeiten verwendet. Im Gegensatz dazu tragen aktive Typen stärker zum Einfangen und Erfassen von Partikeln bei. Eine der vielversprechendsten Anwendungen der Mikrofluidik in den biomedizinischen Wissenschaften ist die Diagnose von Krankheiten, einschließlich der Krebsdiagnose und Infektionskrankheiten. Die Weiterentwicklung der Mikrofabrikation ermöglicht jedoch den Einsatz mikrofluidischer Geräte im Tissue Engineering und Organ-on-a-Chip. Darüber hinaus ist die Mikrofluidik-Biosensortechnologie für Anwendungen wie Point-of-Care-Tests, Biosensoren und Zellmanipulationen populär geworden.  

Krebs ist eines der führenden Themen Todesursachen weltweit. Mikrofluidik ist ein vielversprechendes Instrument für die Krebsdiagnose und ein neues Instrument zum Verständnis der Krebsbiologie. Laut GLOBOCAN gab es beispielsweise im Jahr 2020 weltweit 19.282.789 neue Krebsfälle, was bis 2040 voraussichtlich auf 28.887.940 Fälle ansteigen wird. Mikrofluidik kann aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, ihres hohen Durchsatzes, ihres geringeren Materialverbrauchs und ihrer geringen Kosten für die Krebsforschung wertvoll sein Kosten und verbesserte räumlich-zeitliche Kontrolle. Die physikalischen Gesetze auf der Mikroskala bieten einen Vorteil, der die Kontrolle von Physik, Biologie, Chemie und Physiologie auf zellulärer Ebene ermöglicht. Daher wird erwartet, dass ein erwarteter Anstieg der Krebsfälle die Nachfrage nach Point-of-Care-Diagnostika erhöhen und das Wachstum des Marktes vorantreiben wird. 

Strategische Einblicke

Berichtssegmentierung und -umfang:

Der „Globale Mikrofluidik-Markt“ ist nach Produkt, Anwendung, Sektor und Geografie segmentiert. Basierend auf dem Produkt wird der Mikrofluidikmarkt in Mikrofluidik-Chips, Mikrofluidik-Sensoren, Mikropumpen, Mikronadeln, Geräte und andere Produkte unterteilt. Je nach Material ist der Mikrofluidikmarkt in PDMS, Polymere, Glas, Silizium und andere unterteilt. Basierend auf der Anwendung ist der Mikrofluidik-Markt in Intro-Diagnostik, Pharma- und Life-Science-Forschung, Arzneimittelentwicklung und andere Anwendungen unterteilt. Der Mikrofluidikmarkt ist geografisch in Nordamerika (USA, Kanada und Mexiko), Europa (Deutschland, Frankreich, Italien, Großbritannien, Russland und übriges Europa) und den asiatisch-pazifischen Raum (Australien, China, Japan, Indien, Süden) unterteilt Korea und der übrige asiatisch-pazifische Raum), Naher Osten und Asien Afrika (Südafrika, Saudi-Arabien, Vereinigte Arabische Emirate und übriger Naher Osten und Afrika) sowie Süd- und Afrika. Mittelamerika (Brasilien, Argentinien und der Rest von Süd- und Mittelamerika)

Segmentanalyse:

Der Mikrofluidik-Markt ist nach Produkten in Mikrofluidik-Chips, Mikrofluidik-Sensoren, Mikropumpen, Mikronadeln, Geräte und andere Produkte unterteilt. Das Gerätesegment hatte 2019 den größten Marktanteil. Es wird jedoch erwartet, dass Mikrofluidik-Chips im Prognosezeitraum die höchste CAGR auf dem Markt verzeichnen werden. Mikrofluidikgeräte haben aufgrund der effizienten Wärme- und Stoffübertragung und der räumlichen Beschränkungen in Mikrofluidikgeräten, der bequemen Parameteranpassung und der In-situ-Prozessüberwachung in Mikroreaktoren ein großes Potenzial für die Synthese von Nanopartikeln und Nanokompositen. Viele Nanopartikel mit kontrollierbarer Größe, Größenverteilung und Morphologie, beispielsweise organische, anorganische und hybride, wurden erfolgreich in mikrofluidischen Geräten synthetisiert. Zu den mikrofluidischen Geräten, die für biomedizinische Anwendungen verwendet werden, gehören auch das Einfangen einzelner Zellen, die automatisierte Mikroroboterinjektion sowie die Entdeckung und Analyse von Arzneimitteln. Daher dürften die oben genannten Faktoren das Wachstum der Geräte auf dem Markt vorwegnehmen.

Mikrofluidik-Markt, nach Produkt – 2019 und 2027

Basierend auf dem Material ist der Mikrofluidikmarkt in PDMS, Polymere, Glas, Silizium und andere unterteilt. Das PDMS-Segment hielt 2019 den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich die höchste CAGR auf dem Markt verzeichnen. PDMS wird häufig für das Rapid Prototyping in der Mikrofluidik verwendet, da es einfach herzustellen ist, sich fest mit Glas und PDMS-Substraten verbindet und eine hervorragende optische Klarheit und Elastomereigenschaften aufweist. PDMS wird aufgrund seiner schnellen Herstellung, angemessenen Kosten und einfachen Implementierung in Forschungslabors eingesetzt. PDMS ist aufgrund seiner intrinsischen hydrophoben Natur auch anfällig für unspezifische Adsorption und Permeation durch hydrophobe Moleküle. Somit dürften diese vielen Vorteile von PDMS das Wachstum des Marktes vorwegnehmen.

Je nach Anwendung ist der Mikrofluidik-Markt in In-vitro-Diagnostik, Pharmazie und Life-Science-Forschung unterteilt. Arzneimittelentwicklung und andere Anwendungen. Das Segment In-vitro-Diagnostik hielt 2019 den größten Marktanteil. Es wird erwartet, dass dasselbe Segment im Prognosezeitraum die höchste CAGR auf dem Markt verzeichnen wird. Mikrofluidik oder Lab-on-a-Chip-Technologie ist ein Werkzeug, das an der Schnittstelle von Automatisierung, Biotechnologie und Funktionsintegration angesiedelt ist. Durch den Einsatz von Photolithographie und anderen CMOS-Herstellungstechniken zur Herstellung von Flüssigkeitsflusszellen können mikrofluidische Geräte Pikoliter und kleinere Flüssigkeitsmengen in funktionelle Bereiche transportieren und so eine leistungsstarke In-vitro-Diagnostik (IVD) ermöglichen, die alles von der digitalen Biologie bis zur Sequenzierung der nächsten Generation nutzt. über Organe auf einem Chip, über zellbasierte Assays mit hohem Durchsatz bis hin zu multifunktionalen Chips mit hoher Dichte für die Arzneimittelforschung und Bioanalyse, für die schrumpfenden Proben- und Reagenzienvolumina. Die in der In-vitro-Diagnostik verwendeten Mikrofluidikmaterialien sind hauptsächlich Glas, Silizium und Polymere (Kunststoffe und Fotolacke).

Regionale Analyse:< /strong>

Aufgrund der geografischen Lage ist der Mikrofluidikmarkt in fünf Schlüsselregionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Süd- und Südamerika. Mittelamerika und Naher Osten & Afrika. Der Bioinformatikmarkt im Norden wurde anhand von drei großen Ländern analysiert – den USA, Kanada und Mexiko. Es wird geschätzt, dass die USA im Prognosezeitraum den größten Marktanteil in der Mikrofluidik halten werden. Das Wachstum des Marktes im Land wird hauptsächlich durch technologische Fortschritte, die Einführung neuer und fortschrittlicher Produkte und zunehmende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Land vorangetrieben.

Asien-Pazifik ist der am schnellsten wachsende Markt für Mikrofluidik. Das Marktwachstum in dieser Region ist auf mehrere Wachstumschancen zurückzuführen, wie z. B. Produkteinführungen, einen Anstieg der F&E-Investitionen und zunehmende Regierungsinitiativen. Darüber hinaus fördert die Präsenz wichtiger Akteure das Marktwachstum.

Markttrend für Mikrofluidik:

Mikrofluidische Chips sind Mikrokanäle, die in Glas-, Silikon- und Polymermaterialien eingraviert sind. Die geringe Größe macht sie attraktiv für Labor- und Point-of-Care-Einrichtungen (POC). Der 3D-Druck wird zunehmend zur Herstellung mikrofluidischer Chips eingesetzt, da die Technologie die Übergangszeit erheblich verkürzt. In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck als vielversprechende Alternative für die Herstellung mikrofluidischer Geräte herausgestellt und überwindet einige der Einschränkungen der herkömmlichen Softlithographie. Aufgrund ihrer Verfügbarkeit und Erschwinglichkeit sind Stereolithographie (SLA), Tintenstrahl-3D-Druck und extrusionsbasierte Technologie drei der am weitesten verbreiteten 3D-Drucktechnologien. Mikrofluidische Geräte können mithilfe von vier grundlegenden Herstellungsansätzen in 3D gedruckt werden: Direktdruck, formbasiert, modular und hybrid. Unter Verwendung eines breiten Spektrums an Materialien für die additive Fertigung wurden 3D-gedruckte mikrofluidische Geräte in verschiedenen Bereichen implementiert, darunter in der biologischen, chemischen und Materialsynthese. 

A Nachfolgend sind einige Beispiele für 3D-Druck in der Mikrofluidik aufgeführt:

Im Juni 2020 stellten Forscher der University of California eine neue tröpfchenbasierte 3D-Drucktechnologie unter Verwendung von Mikrofluidik vor . Dieser Ansatz wird den Forschern dabei helfen, fein abgestimmte flexible Materialien für Anwendungen in der Gewebetechnik, der Soft-Robotik und der tragbaren Technologie zu drucken.

Im Juni 2020 haben Wissenschaftler der Montana State University das Forschungsprojekt entwickelt. Die Fakultät für Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen der Universität hat eine neue Methode für den 3D-Druck mikrofluidischer Geräte entwickelt. Mit dieser Methode ist ein 3D-Druck direkt auf ein Glassubstrat möglich, um dünne Flüssigkeitskanäle mit einer Breite von weniger als einem Millimeter zu erzeugen. Das neuartige Verfahren ist schneller und kostengünstiger als andere herkömmliche mikrofluidische Produktionsmethoden.

Auswirkungen von Covid-19:

Coronavirus-Diagnostik mit Mikrofluidik hat viel Aufmerksamkeit erregt. Beispielsweise haben in den USA ansässige Forscher des Broad Institute eine CRISPR-basierte molekulare Diagnostikstufe mit Hilfe von Mikrofluidik-Chips entwickelt, um Viren in menschlichen Proben zu erkennen. Dieser einzelne Chip hat das Potenzial, ein einzelnes Virus in mehr als 1.000 Proben gleichzeitig zu erkennen. Darüber hinaus kann es eine kleinere Anzahl von Proben nach mehr als 160 verschiedenen Viren durchsuchen, darunter SARS-CoV-2, das für die COVID-19-Pandemie verantwortliche Virus. Darüber hinaus leisten viele Organisationen ihren Beitrag zur Erkennung von COVID-19; SkyWater Technology und SEMI-Fab Owners Alliance stehen beispielsweise an vorderster Front bei der Bereitstellung einer notwendigen mikrofluidischen MEMS-Komponente, die bei COVID-19-Tests und -Forschung zur Identifizierung von Mutationen des Virus verwendet wird. Das in den USA ansässige Unternehmen SkyWater hat mit MGI, dem Marktführer für Genomsequenzierung, zusammengearbeitet, um eine Komponente zu liefern, die in einem Ultrahochdurchsatz-Sequenzierungssystem verwendet wird, nämlich DNBSEQ-T7 von MGI. Bei der bereitgestellten Komponente handelt es sich um ein mikrofluidisches MEMS-Gerät, das mikroskopische Kanäle nutzt, um kleine chemische Reaktionen in der genetischen Sequenzierungsplattform durchzuführen.

Darüber hinaus wurden Nanomaterialien mehrfach in Echtzeit eingesetzt Sensorplattformen. Allerdings entwickeln akademische Forscher und die Nanotechnologieindustrie Point-of-Care-Geräte, die Nanomaterial als Sensorelement verwenden. Diese Geräte wurden entweder als mikrofluidische Geräte oder als Nanosensorgeräte entwickelt. Solche auf Mikrofluidik basierenden Geräte haben dazu beigetragen, COVID-19 zu bekämpfen, schwerwiegende Engpässe bei Gesundheitsressourcen zu verhindern, eine Echtzeitdiagnose dieser Krankheit zu ermöglichen und die Sterblichkeitsraten zu minimieren.

< strong>Wettbewerbslandschaft und Schlüsselunternehmen:

Agilent Technologies, Inc., BD, Bio-Rad Laboratories Inc., Danaher, Dolomite Microfluidics (Blacktrace Holdings Ltd.), Fludigm Corporation, Illumina, Inc. microfluidic ChipShop GmbH, Perkin Elmer, Inc. und Thermo Fisher Scientific Inc. sind die auf dem Markt tätigen Mikrofluidik-Unternehmen. Mikrofluidik-Unternehmen konzentrieren sich auf neue Technologien, Weiterentwicklungen bestehender Produkte und geografische Expansionen, um der wachsenden Verbrauchernachfrage weltweit gerecht zu werden und ihre Produktpalette in Spezialportfolios zu erweitern. Beispielsweise kündigte Miroculus, Inc. im März 2022 die offizielle Einführung des Miro Canvas an. Diese kompakte, benutzerfreundliche digitale Mikrofluidik-Plattform ermöglicht die bedarfsgesteuerte Automatisierung komplexer Probenvorbereitungsprotokolle für Next-Generation-Sequencing (NGS).

• Im Oktober 2021 reichte LumiraDx den LumiraDx SARS-CoV-2 & Grippe-A/B-Test an die Food and Drug Administration (FDA) zur Notfallzulassung (EUA). Mit dem mikrofluidischen Immunfluoreszenztest kann eine Infektion bei Patienten mit Verdacht auf Grippe und COVID-19 schnell nachgewiesen werden, um die Diagnose und klinische Entscheidungsfindung zu unterstützen.
• Im Januar 2021 führte LexaGene das MiQLab-System ausschließlich für die Forschung ein Verwendung zum POC-Einsatz zum Nachweis des SARS-CoV-2-Virus nach Erhalt der Notfallgenehmigung (EUA) in den Vereinigten Staaten.