目前微流控芯片研究的主流已從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)為不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并從應(yīng)用的需求中尋求科學(xué)問題，進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展。

微流控芯片過去很長(zhǎng)一段時(shí)間常被稱之為微全分析系統(tǒng)（μ-TAS），經(jīng)過20多年的發(fā)展，微流控芯片的功能擴(kuò)大，應(yīng)用增多，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了“分析系統(tǒng)”的范疇，成為多學(xué)科交叉的強(qiáng)大科學(xué)技術(shù)平臺(tái)，但即便如此，包括核酸分析，蛋白質(zhì)分析和代謝物分析在內(nèi)的生物化學(xué)分析依然是微流控芯片的重要應(yīng)用領(lǐng)域，只是，基于微流控芯片的現(xiàn)代生物化學(xué)分析更多的把它的研究對(duì)象從分子擴(kuò)展到細(xì)胞，并以單個(gè)細(xì)胞的分析為重要特征。

單個(gè)細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本功能單位。群體細(xì)胞的研究結(jié)果只能得到一群細(xì)胞的平均值，往往會(huì)掩蓋個(gè)體之間的信息差異，而正是各個(gè)不同的單個(gè)細(xì)胞間個(gè)體化的差異，對(duì)于生命和健康的各個(gè)單元過程有重要的甚至是決定性的影響。

應(yīng)用于單細(xì)胞分析的微流控芯片

有很長(zhǎng)一段時(shí)間，單細(xì)胞分析技術(shù)受制于其內(nèi)在基因和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的極低含量，檢測(cè)困難。這一領(lǐng)域的突破性進(jìn)展在很大程度上得益于近年來(lái)兩種技術(shù)的迅速進(jìn)步，第一是成像技術(shù)，包括成像時(shí)空分辨率和通量的顯著改善；第二則是微流控芯片技術(shù)。經(jīng)過這些年的努力，微流控芯片的潛力已經(jīng)在細(xì)胞研究中得到淋漓盡致的發(fā)揮。

目前，光鑷或超聲捕獲，光穿孔,電穿孔，細(xì)胞裂解,電泳分離和細(xì)胞流失計(jì)數(shù)等單元操作已被盡可能的集成到一塊微流控芯片上，并把從互補(bǔ)的各種單元技術(shù)得到的信息匯集在一起，用以完成對(duì)單個(gè)細(xì)胞的精確操控分析。單細(xì)胞水平核酸分析通常涉及到不同的PCR技術(shù)，而單細(xì)胞測(cè)序則包括單細(xì)胞液滴包裹、分選，細(xì)胞裂解與磁珠法DNA純化，DNA洗脫與全基因組擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物收集, 建庫(kù)和測(cè)序分析。就這樣，借助于微流控芯片和成像技術(shù)對(duì)微量流體的精準(zhǔn)操控和超靈敏觀察，現(xiàn)代生物化學(xué)分析迅速把單個(gè)細(xì)胞，甚至單個(gè)分子作為分析對(duì)像。

微流控芯片數(shù)字液滴技術(shù)

有可能廣泛用于現(xiàn)代生物化學(xué)分析的微流控芯片數(shù)字液滴技術(shù)也值得關(guān)注。這種基于電潤(rùn)濕原理，在二維平面上運(yùn)動(dòng)的微流控?cái)?shù)字液滴技術(shù)因其操控靈活，形狀可變，大小均一，又有優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)性能，已經(jīng)被應(yīng)用于需大量使用微反應(yīng)技術(shù)的現(xiàn)代生物化學(xué)分析領(lǐng)域，其中包括全血和體液中血糖值測(cè)定、雌激素提純、氨基酸代謝失調(diào)生物標(biāo)記物檢測(cè)，新生兒溶酶體貯積癥樣本的提取及檢測(cè)、細(xì)胞膜離子通道再造模擬生物醫(yī)療檢測(cè)，蛋白質(zhì)微反應(yīng)及MALDI-MS 檢測(cè)等；近期在DNA 提取、修復(fù)和放大以及基因測(cè)序文庫(kù)制備上也見報(bào)道。在所有這些應(yīng)用中, 數(shù)字液滴已經(jīng)顯示了其籍助于精準(zhǔn)操控微反應(yīng)器在二維平面上靈活處理微量，昂貴樣本的獨(dú)到能力, 以及作為基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)重要組成部分的大規(guī)模，高效的樣本處理技術(shù)的潛在可能性。

和現(xiàn)代薄膜半導(dǎo)體技術(shù)結(jié)合以大幅度提高微流控芯片數(shù)字液滴通量的研究也正在進(jìn)行之中，這種工作在一定程度上顯示兩種截然不同的芯片深度對(duì)接的可能性。一旦這種對(duì)接被普遍認(rèn)同并全方位鋪開，相對(duì)成熟的電子技術(shù)將會(huì)源源不斷的涌入微流控芯片領(lǐng)域，由大規(guī)模集成電路控制的功能型大規(guī)模集成微流控芯片會(huì)在可以預(yù)見的將來(lái)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，以“生物手機(jī)”等形式影響人類生活的方方面面。

摘自：分析化學(xué)   作者：林炳承