開放式液滴微流體系統(tǒng)在開放環(huán)境中操縱皮升至微升級的液滴。它們將傳統(tǒng)基于液滴的微流體提供的分區(qū)和控制與開放式微流體的可訪問性和易用性相結(jié)合，為組合反應(yīng)、液滴分析和細(xì)胞培養(yǎng)等應(yīng)用帶來了獨(dú)特的優(yōu)勢。開放系統(tǒng)提供對液滴的直接訪問，并允許在系統(tǒng)內(nèi)按需操縱液滴，而不需要泵或管，這使得生物學(xué)家無需復(fù)雜的設(shè)置即可訪問這些系統(tǒng)。此外，這些系統(tǒng)可以通過簡單的制造和組裝步驟生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制造，并將該方法轉(zhuǎn)化為臨床研究。本綜述介紹了不同類型的開放式液滴微流體系統(tǒng)，介紹了這些系統(tǒng)所利用的物理概念，并重點(diǎn)介紹了關(guān)鍵應(yīng)用。

開放式液滴微流體系統(tǒng)利用潤濕、毛細(xì)管力或微尺度幾何形狀（例如通道或微結(jié)構(gòu)表面）等特性，在開放環(huán)境中操縱皮升至微升大小的液滴。在這些系統(tǒng)中，微流體系統(tǒng)的至少一個(gè)組件（即地板、天花板或墻壁）通常通過一個(gè)或多個(gè)空氣-液體或液體-液體界面暴露于外部環(huán)境。

這一領(lǐng)域的研究是多學(xué)科的；該過程由分析化學(xué)家和工程師發(fā)起，作為在開放環(huán)境中操縱小體積液體的一種方法。所需的小體積使這些方法適用于使用稀有細(xì)胞類型或昂貴試劑等珍貴樣本的應(yīng)用。此外，這些小型化技術(shù)提供了多功能性，這對許多應(yīng)用都很重要，如護(hù)理點(diǎn)和家庭樣本分析，同時(shí)也使研究人員能夠研究復(fù)雜的生物過程。在過去的十年里，這種小型化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展并擴(kuò)展到化學(xué)和生物學(xué)的眾多應(yīng)用中。開放液滴微流體的概念是從開放微流體和開放空間微流體的一般領(lǐng)域發(fā)展而來的，這些領(lǐng)域在之前的書籍和評論中都有涉及。“開放微流體”和“開放空間微流體”這兩個(gè)術(shù)語最初是由不同的研究小組提出的，現(xiàn)在這些術(shù)語經(jīng)常互換使用；兩者都是指使用具有微米（亞毫米）尺度上的至少一個(gè)維度并且一側(cè)或側(cè)面暴露于外部世界的通道或微結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。此外，開放液滴微流體的許多概念（如液滴實(shí)驗(yàn)的劃分和液滴的操縱）都是從封閉通道液滴微流控系統(tǒng)數(shù)十年的工作中發(fā)展而來的。

圖1：封閉和開放通道液滴微流體系統(tǒng)的比較。

開放式液滴微流體系統(tǒng)的例子有自由式流體、液滴微陣列、懸滴、懸浮堆疊、聲電泳液滴打印、開放毛細(xì)管流中的液滴、排液液液滴、開放環(huán)境中的磁珠嵌入液滴和開放式數(shù)字微流體。然而，開放式數(shù)字微流體，其中離散液滴使用電極在表面上移動(dòng)，將不在本綜述中涉及，因?yàn)樗谄渌C述文章中已被廣泛涉及；我們注意到數(shù)字微流體有時(shí)被稱為電介質(zhì)電潤濕（EWOD），但在這里我們使用更通用的術(shù)語數(shù)字微流體，因?yàn)椴⒎撬袛?shù)字微流體系統(tǒng)都涉及EWOD機(jī)制。

圖2：作用在液滴界面上的力。

圖3：液滴操作示例。

圖4：用于合成和組合反應(yīng)的開放液滴微流體。

開放系統(tǒng)在生物學(xué)和化學(xué)研究中比封閉系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢，包括可訪問性、易于制造和易于使用。開放性提供了對液滴的直接訪問，并實(shí)現(xiàn)了液滴操作，如檢索、分類和提取。盡管封閉液滴微流體系統(tǒng)和數(shù)字微流體系統(tǒng)通常變得更加復(fù)雜，但開放液滴微流控系統(tǒng)通常采取相反的方法，通過使用毛細(xì)管等被動(dòng)力簡化復(fù)雜任務(wù)和功能的機(jī)制。

本綜述旨在通過廣泛介紹所做的工作并提供開放液滴微流體系統(tǒng)的流體機(jī)制以及生化和化學(xué)應(yīng)用的詳細(xì)信息來介紹這一領(lǐng)域。我們首先描述了不同類型的系統(tǒng)（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)）以及開放式液滴微流體系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。然后，我們介紹了開放液滴微流體系統(tǒng)的物理原理和理論、各種系統(tǒng)配置及其應(yīng)用示例。最后，我們對開放液滴微流體領(lǐng)域的潛在未來應(yīng)用和方向進(jìn)行了展望。

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