芯片實驗室-微流控芯片技術(Microfluidics)是把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上， 自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫(yī)學等領域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學、醫(yī)學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領域。

需要強注意的是目前媒體普遍認為的生物芯片（micro-arrays），如，基因芯片、蛋白質芯片等只是微流量為零的點陣列型雜交芯片，功能非常有限，屬于微流控芯片的特殊類型，微流控芯片具有更廣泛的類型、功能與用途。

微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點,它可以在幾分鐘甚至更短的時間內進行上百個樣品的同時分析,并且可以在線實現(xiàn)樣品的預處理及分析全過程。

芯片上的微型實驗室

3D打印基于毛細驅動的微流控芯片

浙江大學賀永及其研究團隊提出了一種基于毛細驅動的3D打印微流控芯片（μ3DPADs），其無泵驅動的特點與現(xiàn)有的紙基微流控芯片（Paper-Based Microfluidic Analytical Devices，μPADs）類似。

對于紙基微流控芯片來說，毛細驅動的優(yōu)點是不需要外界泵驅動，體積小，成本低，非常適合于Point-of-Care（POC）系統(tǒng)等資源緊缺的應用場合。但毛細驅動的缺點是流動場都被動的由毛細力控制，無法實現(xiàn)復雜的流動控制及流場的可編程。通過3D打印可以將2D的紙基微流控芯片擴展到3D尺度。維數(shù)的增大帶來的優(yōu)勢是我們可通過調控其流道深度來實現(xiàn)流速的可控（流場的可編程）。

一系列的實驗證實該芯片可以是目前2D紙基微流控芯片的有效補充，該芯片適合于希望以無驅方式簡化流體驅動的同時又希望能實現(xiàn)一些復雜的流動控制。

3D打印結合微流控芯片加速藥物檢測

弗吉尼亞理工大學-維克森林大學生物醫(yī)學工程學院和科學研究所以及再生醫(yī)學機構的助理教授Aleksander Skardal博士和Adam R Hall博士通過3D打印結合微流控芯片加速藥物檢測。

具體來說，科學家們建立了一個三維裝置，將肝細胞包圍在一個可以模仿ECM的生物聚合物中。肝細胞被UV交聯(lián)水凝膠溶液混合在一起，放入裝置內，實施定域光聚合技術，在原位生成組織結構。使用水凝膠是因為它能“特殊模仿自然ECM的特性，”根據(jù)研究顯示。該結構在裝置內可保持7天穩(wěn)定。

研究人員隨后用0-500mM的乙醇，與上述結構混合進行毒理學分析。研究人員發(fā)現(xiàn)，乙醇的量對細胞活力有系統(tǒng)的影響。此外，對肝功能的分析評估表明，增加乙醇暴露后，人體血清白蛋白和尿素的輸出量有顯著減少。

除了弗吉尼亞理工大學-維克森林大學，在微流控芯片領域活躍的科研機構不在少數(shù)。美國康涅狄格大學等機構的科學家在Towards Single-Step Biofabrication of Organs on a Chip via 3D Printing（通過3D打印技術進行器官生物芯片的一步制造）一文中描述到，傳統(tǒng)的微流控芯片制造技術是勞動密集型的產(chǎn)業(yè)，不利于實驗室進行芯片設計的快速迭代和快速制造。將3D打印技術用于制造微流控生物芯片則可以在幾個小時內實現(xiàn)微型流體通道的快速制造，有利于設計的快速迭代，提高了基于微流控研究的跨學科性，并加速創(chuàng)新。

生物3D打印技術在制造復雜3D人體組織結構方面具有潛力。微流控系統(tǒng)可以為3D 組織提供營養(yǎng)、氧氣和生長因子。未來，先進的生物3D打印機不僅可以打印微流控平臺，還可以同時在微流控平臺中直接打印出定制化的微觀人體組織。