微流體是具有微尺度（幾十到幾百微米）集成通道的系統(tǒng)科學(xué)和技術(shù)，其中少量流體（通常為10-9至10-18升）可以被系統(tǒng)地控制和操縱，從而按照預(yù)先的設(shè)置進(jìn)行流動(dòng)。微流體技術(shù)在近幾年來(lái)的迅速發(fā)展使其得以在包括食品，醫(yī)療，科技，和環(huán)境等的多個(gè)領(lǐng)域大展身手。其中備受矚目的及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理（POCT），液滴微流體，以及仿生實(shí)驗(yàn)室技術(shù)就能很好地代表微流體近年來(lái)在我們生活中扮演的角色。

及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理（POCT）或床邊測(cè)試被定義為在護(hù)理點(diǎn)處或附近的醫(yī)療診斷測(cè)試，也就是說(shuō)，測(cè)試就發(fā)生在護(hù)理患者的時(shí)間和地點(diǎn)。而傳統(tǒng)意義上的測(cè)試幾乎完全依賴于醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室?；颊邩颖拘枰獜淖o(hù)理點(diǎn)運(yùn)送到醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)甚至是幾天復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，患者才能知道自己的測(cè)試結(jié)果。而在等待的時(shí)間中，對(duì)患者的護(hù)理還在繼續(xù)，即使醫(yī)護(hù)人員并沒(méi)有其所需要的患者信息。當(dāng)POCT和電子醫(yī)療記錄結(jié)合使用時(shí)，由于可以對(duì)患者進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向治療（GDT），患者的發(fā)病率和死亡率得以降低。

科學(xué)界近幾十年來(lái)也見(jiàn)證了POCT的快速發(fā)展，其在家庭醫(yī)療保健，事故點(diǎn)和緊急情況下提供實(shí)時(shí)診斷方法。與傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型，耗時(shí)和昂貴的大型儀器實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相比，POCT是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，敏感的，特異性的，用戶友好的，快速的，強(qiáng)大的，無(wú)設(shè)備的，并且可交付給最終用戶的。因此，POCT滿足世界衛(wèi)生組織提出的“保證”標(biāo)準(zhǔn)的要求。

同時(shí)，由于樣品消耗低，處理時(shí)間短，靈敏度高，成本低等原因，微流體技術(shù)已成為POCT的神助攻。其已經(jīng)可以集成到一次性設(shè)備中，具有高度的樣品控制力，并可以進(jìn)行多重測(cè)試。作為POCT最流行的微流體技術(shù)，側(cè)流測(cè)試（LFT）已經(jīng)成為很多資源有限的地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的生物測(cè)定方法。但是LFT在定量性和多重測(cè)試性上面還差強(qiáng)人意。

科學(xué)家們多年來(lái)致力于開發(fā)具有無(wú)設(shè)備定量讀數(shù)的微流體POCT，包括基于強(qiáng)度的測(cè)量，基于階梯的檢測(cè)，以及基于距離的測(cè)量。膽固醇監(jiān)測(cè)具有重要的臨床意義，特別是在預(yù)防心臟病方面。早在上個(gè)世紀(jì)末，就有科學(xué)家報(bào)道了一種用于定量檢測(cè)全血中膽固醇的紙條。該紙條分為四個(gè)部分：測(cè)量區(qū)域，酶試劑墊，樣品墊和芯吸條。當(dāng)芯吸試劑含有HRP的條帶被傾倒，其就使得樣品與固定在酶試劑墊上的膽固醇氧化酶反應(yīng)。反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫，并與測(cè)量區(qū)域中的底物進(jìn)一步反應(yīng)，產(chǎn)生著色產(chǎn)物，其強(qiáng)度與樣品中膽固醇的濃度成正比。這樣的技術(shù)使得未經(jīng)訓(xùn)練的人員都能夠在15分鐘內(nèi)以高精度和準(zhǔn)確的方式進(jìn)行自我測(cè)試。類似的，這種方法也可以定量檢測(cè)高密度脂蛋白（HDL）的含量。HDL是冠心?。–HD）的重要指標(biāo)。

另一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的微流體亞類是液滴微流體，其通過(guò)微通道內(nèi)的不混溶多相流，產(chǎn)生并操縱離散的液滴。盡管處于發(fā)展的早期階段，微流體最初考慮的是易混溶流體相的連續(xù)流動(dòng)，液滴微流體的產(chǎn)生和發(fā)展是出于兩種互補(bǔ)的需求：生成用于μTAS研究的微流量反應(yīng)器，以及制造復(fù)雜的基于液滴的顆粒，以進(jìn)行材料研究。在過(guò)去的二十多年中，得益于理論和技術(shù)方面的巨大進(jìn)步，液滴微流體已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到很廣泛的應(yīng)用。

液滴微流體在過(guò)去20年間的進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，在芯片的制作方面，受益于新材料的不斷引入，以及制造技術(shù)的日益創(chuàng)新，液滴微流體經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單的二維（2D）微通道到多功能三維（3D）系統(tǒng)的過(guò)渡開發(fā)。而在液滴動(dòng)力學(xué)方面，微流體液滴產(chǎn)生的原理已經(jīng)得到了深入的研究。人們現(xiàn)在通常會(huì)通過(guò)被動(dòng)流體動(dòng)力學(xué)壓力或是主動(dòng)的外部驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生液滴。了解液滴微流體獨(dú)特的流體動(dòng)力學(xué)可以幫助我們精確地控制液滴及其界面，并產(chǎn)生新穎的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，生成和操縱具有不同形態(tài)和行為的液滴。在應(yīng)用方面，隨著理論和技術(shù)的進(jìn)步，液滴微流體已經(jīng)在生物化學(xué)分析，材料的納米或是微量級(jí)生成等方面有了廣泛的運(yùn)用。

這些年在醫(yī)藥領(lǐng)域運(yùn)用非常廣泛的藥物篩選系統(tǒng)中就有液滴微流體的身影。藥物發(fā)現(xiàn)是研究藥物和潛在靶點(diǎn)之間相互作用的科學(xué)。藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程高度依賴定量和定性的高通量篩選試驗(yàn)。常規(guī)的篩查方法通常需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且一次實(shí)驗(yàn)中能測(cè)試的樣品的數(shù)量一般十分有限。相比之下，微流體技術(shù)提供了高度平行的技術(shù)平臺(tái)，滿足了藥物篩選的要求。液滴微流體的運(yùn)用對(duì)于藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程的幫助尤為巨大。液滴微流體具有分隔，低污染，分散，快速混合，和低試劑消耗等附加優(yōu)點(diǎn)。因此其已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，很好地提高了篩選的效率和通量。具體來(lái)說(shuō)，液滴微流體可以運(yùn)用于化合物庫(kù)的篩選，幫助研究人員選擇針對(duì)特定靶點(diǎn)的活性分子。此外，液滴微流體也可以進(jìn)行劑量反應(yīng)篩選，根據(jù)目標(biāo)的活性確定合適的化合物濃度。

除了醫(yī)學(xué)檢測(cè)和藥物篩選，微流體技術(shù)在基礎(chǔ)研究中也起著十分重要的作用。仿生系統(tǒng)是生物學(xué)研究的一個(gè)重要分支，助力包括腫瘤在內(nèi)的多方面的研究。腫瘤中最危險(xiǎn)的現(xiàn)象之一是癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移是一個(gè)高度組織且具有器官特異性的過(guò)程，轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞可能靶向多個(gè)目的地，包括肺，肝臟，和骨骼。一個(gè)良好的轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢杂行椭覀兝斫饽[瘤的轉(zhuǎn)移機(jī)制，也可以成為潛在的抗轉(zhuǎn)移藥物篩選平臺(tái)。

動(dòng)物模型是傳統(tǒng)的研究腫瘤轉(zhuǎn)移的方法，但是這些模型一般會(huì)涉及復(fù)雜的操作程序，造成人力和物力的浪費(fèi)，增加新藥的研發(fā)成本，推遲新藥的開發(fā)過(guò)程。相比之下，體外轉(zhuǎn)移模型就接地氣多了。它們中的大部分都只涉及簡(jiǎn)單的操作程序，花費(fèi)較少，并且能夠節(jié)省研發(fā)的時(shí)間。廣泛使用的Transwell就是一個(gè)很好的例子。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)，在靜態(tài)條件下培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，Transwell不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）對(duì)內(nèi)皮的動(dòng)態(tài)粘附。

模擬動(dòng)態(tài)CTC轉(zhuǎn)移到多個(gè)器官的仿生微系統(tǒng)可以在克服動(dòng)物模型缺點(diǎn)的同時(shí)，保留Transwell系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便宜和省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。作為一種新技術(shù)，微流體為細(xì)胞生長(zhǎng)和刺激的空間和時(shí)間控制創(chuàng)造了可能性。研究人員已經(jīng)開發(fā)了微型裝置，促進(jìn)關(guān)于細(xì)胞，組織甚至器官的生物學(xué)的應(yīng)用和基礎(chǔ)研究。微流體技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建仿生模型的理想平臺(tái)。這些綜合微系統(tǒng)可以模擬活體器官的復(fù)雜生理功能，如人功能性肺泡的毛細(xì)血管界面。研究人員也已經(jīng)開發(fā)出了基于微流體的平臺(tái)，來(lái)模擬腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的過(guò)程。

 因此，我們可以看見(jiàn)，微流體理論和技術(shù)的發(fā)展早已突破了研究機(jī)構(gòu)的限制，被運(yùn)用到我們生活的方方面面?？梢灶A(yù)期到，由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，操作簡(jiǎn)便，樣品輸入量少，通量高等潛在的特點(diǎn)，微流體技術(shù)會(huì)在越來(lái)越廣泛的領(lǐng)域大展身手。

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2017微流控芯片前沿研討會(huì)將于11月17-18日在上海召開。

此次會(huì)議嘉賓有：林炳承 中科院大連物化所教授、朱永剛 哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、林金明 清華大學(xué)教授、馬波 中科院青島能源所教授、鄧玉林 北京理工大學(xué)生命科學(xué)院教授、牟穎 浙江大學(xué)教授、陳健 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所副教授、王瑋 北京大學(xué)教授，微電子學(xué)研究院副院長(zhǎng)、王琪 大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院、楊朝勇 廈門大學(xué)教授、孫佳姝 國(guó)家納米中心、趙遠(yuǎn)錦 東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授、劉婷姣 大連醫(yī)科大學(xué)教授。

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