微流控指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为纳升到阿升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。液滴微流控是微流控技术的一个分支，是使用互不相溶的两种液相组分，使其中一种分散到连续的另一种组分中，得到大量独立的微小液滴的技术。由于生成的液滴体积小、独立性强，就相当于在不扩大芯片尺寸的情况下，得到了数目可观的平行反应体系；同时还具有试剂消耗小、反应速度快、交叉污染少等优点，使其广泛受到了生物科学和化学研究者的关注。
液滴微流控的应用
液滴微流控可以应用于科研领域的各个方面，基于液滴微流控技术的产品也是层出不穷。目前市面上最知名的应用液滴微流控的产品是各种数字PCR系统。尽管品牌繁多，但原理大同小异。数字PCR是将PCR反应液利分隔成成千上万个体积微小的液滴，并通过浓度调节保证每个液滴内最多存在单条模板DNA。这些液滴在相同的反应条件下处理后，存在模板DNA的液滴就会实现扩增并发出荧光。统计发出荧光的液滴的数量，即可实现模板DNA的精确绝对定量。
数字PCR原理示意图
除了作为微反应器，液滴微流控的另外一个重要的应用是作为微培养器使用。同样是将细胞或者细菌的培养液分割为微液滴，通过浓度调节，可以轻松保证每个液滴内最多存在一个细胞和细菌，这样就可以轻松实现目标的单细胞培养。液滴微流控技术还提供了培养过程中成分调节的可能性，使其在菌株筛选、代谢研究等领域均能够大展身手。
荧光激发液滴分选α-淀粉酶流程图
如何形成微液滴
要将液体分为微小的液滴，目前主要分为两种思路。一种是在较大面积的平板上，利用光刻技术制作大量的小坑，并对坑内进行亲水处理，坑外表面进行疏水处理。将待分散的液滴滴在这样的的芯片表面，轻轻一刮，即可将液体分散在每一个为坑内。另一种思路是制作带有流体通道的微流控芯片，使用注射泵分别将水相和油相液体注入芯片，利用表面张力的作用将水相截断，分散在油相内形成液滴。
要通过上述的两种方法形成微液滴，微纳尺度的加工技术必不可少。
博奥微系统工程实验室
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