微流体技术

微流体技术是一种在微观尺度下控制、操作和检测复杂流体的技术，涉及多个学科领域，包括微电子、微机械、生物工程和纳米技术。

技术原理

微流体技术并不注重缩小器件的尺寸，而是通过构建微流体通道系统来实现多种复杂的微流体操作功能。这些系统的组成部分包括泵、阀、混合器、过滤器和分离器等。虽然相对于微电子器件来说，微通道的尺寸较大，但对于流体而言已经是极小的规模。微流体系统中的流体运动特性与日常生活中的宏观流体运动显著不同，因此微流体器件的设计通常与对应的宏观器件有很大差异。为了精确设计微流体系统中的器件，首先需要了解微通道中流体的流动性质。研究人员利用共聚焦显微镜成像技术实现了对微通道中流动过程的量化，达到前所未有的高分辨率。首个微流体器件是由帝国理工学院的曼齐（A. Manz）和美国橡树岭国家实验室的诺曼·拉姆齐（M. Ramsey）等科学家在1990年代初期研制成功的。该器件采用传统的平面加工工艺，在硅、玻璃基材上制造而成。然而，这种方法成本高昂且灵活性不足，难以满足研发需求。怀特赛兹（G.M. Whitesides）等人随后提出了“软光刻”微加工方法，能够在有机材料上印刷并成型微结构，使得原型器件和专用器件的生产更加便捷。此外，这种方法还能够构建三维微通道结构，并在更高的层面控制微流体通道表面的分子结构。

应用现状

微流体技术的迅速发展已在化学、医药和生命科学等领域产生了重大影响。生物芯片被认为是后基因时代的解析基因序列的重要工具。微流体生物芯片因其独特的功能受到了广泛关注。微流体芯片，又称“芯片实验室”，是通过微机电技术将实验室常用的分离、纯化、混合以及酶反应设备微缩至芯片上，用于生化反应、过程控制或分析。其结构比微数组芯片更为复杂，可分为样品前处理芯片、反应型芯片和分析型芯片三类。微流体芯片能够对微量流体（包括液体和气体）进行复杂、精确的操作，如混合和分离、化学反应、微量分析等。在稀有细胞筛选、信息核糖核酸提取和纯化、基因测序、单细胞分析、蛋白质结晶等方面也有着特殊的应用价值。由于其体积小巧、样本用量少、反应速度快、可大规模并行处理以及一次性使用等特点，在生物技术研究中有广泛应用前景。

喷射技术

喷射技术是微流体技术的一种成熟形式，它通过直径小于100微米的孔口产生微滴。这一技术常用于输送微反应中的微量试剂，以及将微量脱氧核糖核酸样品分配到载体表面上形成微阵列。

参考资料

揭秘微流体技术应用的多重妙用，案例剖析震撼你的想象力!.百家号.2024-10-26

什么是微流体技术微流体技术的现状.百度文库.2024-10-26

微流体技术是什么?一文讲清.三个皮匠报告.2024-10-26