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，進而帶動產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展。

微流控芯片過去很長一段時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大，應(yīng)用增多，已遠遠超出了“分析系統(tǒng)”的范疇，成為多學(xué)科交叉的強大科學(xué)技術(shù)平臺，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象從分子擴展到細胞，并以單個細胞的分析為重要特征。

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

應(yīng)用于單細胞分析的微流控芯片

有很長一段時間，單細胞分析技術(shù)受制于其內(nèi)在基因和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的極低含量，檢測困難。這一領(lǐng)域的突破性進展在很大程度上得益于近年來兩種技術(shù)的迅速進步，第一是成像技術(shù)，包括成像時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，細胞裂解,電泳分離和細胞流失計數(shù)等單元操作已被盡可能的集成到一塊微流控芯片上，并把從互補的各種單元技術(shù)得到的信息匯集在一起，用以完成對單個細胞的精確操控分析。單細胞水平核酸分析通常涉及到不同的PCR技術(shù)，而單細胞測序則包括單細胞液滴包裹、分選，細胞裂解與磁珠法DNA純化，DNA洗脫與全基因組擴增，擴增產(chǎn)物收集, 建庫和測序分析。就這樣，借助于微流控芯片和成像技術(shù)對微量流體的精準操控和超靈敏觀察，現(xiàn)代生物化學(xué)分析迅速把單個細胞，甚至單個分子作為分析對像。

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。這種基于電潤濕原理，在二維平面上運動的微流控數(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定、雌激素提純、氨基酸代謝失調(diào)生物標記物檢測，新生兒溶酶體貯積癥樣本的提取及檢測、細胞膜離子通道再造模擬生物醫(yī)療檢測，蛋白質(zhì)微反應(yīng)及MALDI-MS 檢測等；近期在DNA 提取、修復(fù)和放大以及基因測序文庫制備上也見報道。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接的可能性。一旦這種對接被普遍認同并全方位鋪開，相對成熟的電子技術(shù)將會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在可以預(yù)見的將來變?yōu)楝F(xiàn)實，以“生物手機”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