目前微流控芯片研究的主流已從基礎研究轉為不同領域的廣泛應用，并從應用的需求中尋求科學問題，進而帶動產業化的迅速發展。

微流控芯片過去很長一段時間常被稱之為微全分析系統（μ-TAS），經過20多年的發展，微流控芯片的功能擴大，應用增多，已遠遠超出了“分析系統”的范疇，成為多學科交叉的強大科學技術平臺，但即便如此，包括核酸分析，蛋白質分析和代謝物分析在內的生物化學分析依然是微流控芯片的重要應用領域，只是，基于微流控芯片的現代生物化學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，單細胞分析技術受制于其內在基因和蛋白質等物質的極低含量，檢測困難。這一領域的突破性進展在很大程度上得益于近年來兩種技術的迅速進步，第一是成像技術，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。經過這些年的努力，微流控芯片的潛力已經在細胞研究中得到淋漓盡致的發揮。

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，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對微量流體的精準操控和超靈敏觀察，現代生物化學分析迅速把單個細胞，甚至單個分子作為分析對像。

微流控芯片數字液滴技術

有可能廣泛用于現代生物化學分析的微流控芯片數字液滴技術也值得關注。這種基于電潤濕原理，在二維平面上運動的微流控數字液滴技術因其操控靈活，形狀可變，大小均一，又有優良的傳熱傳質性能，已經被應用于需大量使用微反應技術的現代生物化學分析領域，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療檢測，蛋白質微反應及MALDI-MS 檢測等；近期在DNA 提取、修復和放大以及基因測序文庫制備上也見報道。在所有這些應用中, 數字液滴已經顯示了其籍助于精準操控微反應器在二維平面上靈活處理微量，昂貴樣本的獨到能力, 以及作為基因組學和蛋白質組學重要組成部分的大規模，高效的樣本處理技術的潛在可能性。

和現代薄膜半導體技術結合以大幅度提高微流控芯片數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將會源源不斷的涌入微流控芯片領域，由大規模集成電路控制的功能型大規模集成微流控芯片會在可以預見的將來變為現實，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   作者：林炳承