一、簡介

根據(jù)研究領(lǐng)域的不同，微流控芯片實驗室可簡單劃分為微流控芯片化學(xué)實驗室、微流控芯片生物實驗室、微流控芯片光學(xué)實驗室以及微流控芯片信息實驗室等。其中，最早形成的是微流控芯片化學(xué)實驗室中的微流控芯片分析化學(xué)實驗室.。分析化學(xué)是微流控芯片最早最直接的應(yīng)用領(lǐng)域之一，微流控芯片分析化學(xué)實驗室的構(gòu)建和完善是21世紀(jì)前20年分析化學(xué)發(fā)展的一個主流趨勢。

二、分類

       1、分子水平

微流控分析化學(xué)實驗室的第一輪應(yīng)用是在分子水平上, 除了離子和小分子的分離分析外， 在以蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子為對象的研究中更顯示出其操作單元規(guī)模集成和靈活組合的優(yōu)勢，引起了研究者的廣泛關(guān)注。

分子層面應(yīng)用最重要且相對最成熟的一類對象是核酸。核酸研究是迄今為止微流控芯片應(yīng)用最有說服力的領(lǐng)域之一，其范圍已由對簡單核苷酸的分離分析過渡到以復(fù)雜的遺傳學(xué)分析、基因診斷等為目的的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

隨著人類基因組計劃的實施和推進(jìn)，生命科學(xué)研究已進(jìn)入了后基因組時代，在這個時期，最具有代表性的工作是蛋白質(zhì)組學(xué)研究。隨著微流控芯片技術(shù)的快速發(fā)展，其作為蛋白質(zhì)研究平臺的優(yōu)越性日益明顯。有關(guān)蛋白質(zhì)分析的各種單元技術(shù)，包括樣品預(yù)處理、分離和檢測等都已經(jīng)在微流控芯片上實現(xiàn)。

2、分子細(xì)胞水平

細(xì)胞無疑是下一輪微流控芯片應(yīng)用的重點。微流控芯片的潛力將在細(xì)胞研究中充分發(fā)揮。盡管在現(xiàn)階段，與分子層面的工作相比， 細(xì)胞研究相對滯后，但隨著單元技術(shù)的日趨成熟，以及更多的醫(yī)學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业慕槿耄@一層面的研究將有可能成為微流控芯片應(yīng)用研究的主流。芯片上的細(xì)胞單元操作有其特殊性， 培養(yǎng)、捕獲、分選及裂解等明顯有別于分子層面的各種技術(shù)。在同一芯片上集成細(xì)胞培養(yǎng)、輸運、清洗、破碎、樣品純化和電泳分離等操作單元，把整個復(fù)雜的研究過程納入全局控制和總體規(guī)劃，將極大地提高優(yōu)化過程的效率。簡化程序，減少人為控制引起的誤差，更易被生物學(xué)家所接受，并獲得傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)的時空分辨信息；此外，微流控芯片上流體的二維甚至三維流動，使得對細(xì)胞進(jìn)行更加復(fù)雜的物理和化學(xué)操作成為可能， 因而也適于對單細(xì)胞進(jìn)行更加復(fù)雜和全面的分析，并可滿足組學(xué)及譜學(xué)研究對多維分離分析的需求。

這是在同一塊芯片上同時實現(xiàn)分子層面和細(xì)胞層面雙重分析的典型例證。此芯片可以同時完成藥物代謝的分子檢測和代謝過程對藥物細(xì)胞毒性的影響評價，為進(jìn)一步的藥物代謝和藥物相互作用研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

3、細(xì)胞水平

微流控芯片用于細(xì)胞研究的應(yīng)用范圍主要包括細(xì)胞狀態(tài)、細(xì)胞功能和細(xì)胞組分研究3 個方面。微流控芯片將多種單元技術(shù)靈活組合和規(guī)模集成的特點，與傳統(tǒng)的多孔板技術(shù)相比，省去了配制和分配多種藥物不同濃度溶液的繁冗操作，大大簡化了細(xì)胞接種、受激、洗滌和標(biāo)記操作過程, 顯著降低了細(xì)胞和試劑耗量, 具有重大應(yīng)用前景。

4、模式生物水平

除分子水平、細(xì)胞水平的應(yīng)用之外, 近幾年微流控芯片分析化學(xué)實驗室開始向動物水平拓展。而其可微型化、大規(guī)模集成和快速運行的特點可使線蟲的分析低耗、快速和大規(guī)模地進(jìn)行。