應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，微流體在近幾年也迅猛的發(fā)展。微流體是具有微尺度(幾十到幾百微米)集成通道系統(tǒng)的科學(xué)和技術(shù)。在其中，微量的液體(通常為10-9至10-18升)在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行特定模式的流動。聽著如此黑科技的微流體的發(fā)展其實(shí)可以追溯到數(shù)十年前，生物化學(xué)分析的微量化和平面化要求是微流體發(fā)展很好的推動力。自那時(shí)起，“芯片實(shí)驗(yàn)室”和微尺度全面分析系統(tǒng)(μTAS)的概念就被逐步建立了起來。
在微流體的世界中，隨著流體尺寸的縮小，其比表面積逐漸增加，這就使得其呈現(xiàn)和宏觀流體不同的特性。總結(jié)起來，微流體主要有三個(gè)特點(diǎn)：高效質(zhì)量傳熱，粘性對慣性力的相對優(yōu)勢，以及顯著的表面效應(yīng)。除此之外，高集成度的微流體系統(tǒng)有助于多個(gè)流體相的共存，并發(fā)生多樣的相互作用。這些特征使得使用小型化設(shè)備控制和操縱單個(gè)流體以及流體界面成為可能，也使得微流體在包括物理，化學(xué)，生物，醫(yī)藥，以及工程的多個(gè)領(lǐng)域受到追捧。
今天，小編在這里想要和大家重點(diǎn)討論一下微流體技術(shù)對于生物化學(xué)的革命性影響。微流體在生物化學(xué)領(lǐng)域的影響可謂十分廣泛，其涉足了酶分析，DNA分析(例如聚合酶鏈反應(yīng)和高通量測序)，以及蛋白質(zhì)組學(xué)分析等多個(gè)方面。微流體生物芯片的基本思想是將檢測操作，樣品預(yù)處理，以及樣品的制備整合到一個(gè)芯片上，使其具有高通量的特性。這樣的生物芯片也可以在臨床病理學(xué)，特別是疾病的直接診斷中，起到重要的作用。此外，基于微流體的設(shè)備，比如能對空氣或水樣進(jìn)行連續(xù)采樣，以及實(shí)時(shí)檢測的設(shè)備，可以用于生物化學(xué)毒素以及致病微生物的檢測。除了上述的檢測手段以外，微流控技術(shù)已經(jīng)為生物學(xué)家提供了強(qiáng)大的工具來研究和控制完整的細(xì)胞環(huán)境，在細(xì)胞生長，衰老等多個(gè)方面成為了促進(jìn)新發(fā)現(xiàn)的“神助攻”。下面，我們就來舉幾個(gè)具體的例子，看看微流體是怎么履行自己的職責(zé)的。
在生物分析方面，微流體在離子，小分子，生物大分子，如核酸和蛋白質(zhì)，的檢測方面都能發(fā)光發(fā)熱，也為此引發(fā)了很多標(biāo)準(zhǔn)生物分子技術(shù)的革命。其為聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)，逆轉(zhuǎn)錄PCR(RT-PCR)，酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)等提供了全新的技術(shù)平臺。此外，液滴微流體，微流體的一種，已經(jīng)能夠成功地進(jìn)行細(xì)胞水平的分析，很多經(jīng)典的細(xì)胞操作都可以在微液滴中進(jìn)行。
以往提到化學(xué)反應(yīng)，眼前浮現(xiàn)的就是那些怎么刷也刷不干凈的瓶瓶罐罐。但是現(xiàn)在，微流控的液滴就能作為一個(gè)小型的化學(xué)反應(yīng)器存在，并且研究人員能做到對其環(huán)境的精確控制。其已經(jīng)被應(yīng)用到多種反應(yīng)中去了，包括滴定，沉淀，水解等等?？鼓幬锇⒓忧嗟囊旱挝⒘黧w平臺就是一個(gè)極好的例子。其使得研究人員能夠在一個(gè)芯片上面，通過部分促凝血酶原激酶活化時(shí)間來測量凝血時(shí)間，并借此確定阿加曲班的適當(dāng)劑量。除了水相的反應(yīng)，液滴微流體也支持有機(jī)相的反應(yīng)。但是，此時(shí)，制造儀器所用的材料就需要精挑細(xì)選了，免得有機(jī)溶劑的腐蝕造成通道的變形。硫羥基聚合物就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，其具有比PDMS材料更強(qiáng)的有機(jī)穩(wěn)定性。
當(dāng)然，除了小分子，利用微流體進(jìn)行生物大分子的分析也是不在話下。現(xiàn)在的微流體技術(shù)已經(jīng)被比較成熟地運(yùn)用于DNA，RNA，以及蛋白質(zhì)的分析領(lǐng)域，其甚至可以幫助蛋白質(zhì)的結(jié)晶。
除了分子層面的分析，微流體也可以幫助研究人員直接進(jìn)行細(xì)胞層面的操作。細(xì)胞包埋，組織培養(yǎng)，細(xì)胞凍存，復(fù)蘇，裂解等等都已經(jīng)是家常便飯，不足掛齒。讓小編大開眼界的是，微流體甚至可以幫助細(xì)胞的基因傳遞。
基因傳遞是將外源基因引入宿主細(xì)胞的常用手段，其能夠調(diào)節(jié)宿主基因的表達(dá)，甚至能夠作為基因治療的主要步驟。基因傳遞可以分為轉(zhuǎn)染，轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)三類。研究人員曾經(jīng)報(bào)導(dǎo)，利用質(zhì)粒將增強(qiáng)型綠色熒光蛋白