上個世紀90年代，微流控技術(shù)因其精準的樣本處理和加速生化反應(yīng)能力，被廣泛應(yīng)用于生物、化學和醫(yī)學研究領(lǐng)域。微流控是指在微尺度空間對流體進行操控的一種技術(shù)，該技術(shù)可以將化學、生物等實驗室的基本功能微縮到一個幾平方厘米芯片上，因此又被稱為芯片上的實驗室（Lab on Chip）。

相比于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，微流控技術(shù)把樣品反應(yīng)、制備、分離、檢測等生化實驗的基本操作集成到很小的芯片上，以可控流體由微通道形成網(wǎng)絡(luò)貫穿于微流控系統(tǒng)，在更小的尺度內(nèi)實現(xiàn)了常規(guī)生化實驗室各項功能的同時，降低了分析檢測的試劑消耗量，加快了反應(yīng)速度，提高了反應(yīng)效率，使得實驗可控性更強。

近年來，隨著傳統(tǒng)微流控技術(shù)的積累，利用互不相溶的兩液相產(chǎn)生分散的微液滴進行實驗操作的液滴微流控技術(shù)快速發(fā)展了起來。微液滴，也稱為“微型反應(yīng)器”，可在納升至皮升級的微液滴中進行生化反應(yīng)。

通過將微流控技術(shù)與微液滴技術(shù)相結(jié)合，液滴微流控技術(shù)在提高了檢測靈敏度的同時，大大提高了反應(yīng)的通量，實現(xiàn)了反應(yīng)通量從1到10?的變革，為生物檢測及新藥研發(fā)提供了全新的平臺。液滴微流控技術(shù)具有諸多技術(shù)優(yōu)勢，包括體積微小、生成速度快、通量高、大小均勻、體系封閉、單分散性良好等。

以生物醫(yī)藥領(lǐng)域常用的生物標志物檢測為例：人體組織或生物體液中的核酸、蛋白質(zhì)、單細胞或小分子等的可靠檢測可用于確認或預測疾病和疾病狀態(tài)。因此，高靈敏的生物標志物檢測在疾病診斷、治療和藥物篩選等在內(nèi)的各種應(yīng)用中至關(guān)重要。不幸的是，對于許多疾病，人類樣本中的生物標志物豐度較低，傳統(tǒng)檢測方法無法進行精準的檢測和篩查。

而液滴微流控裝置可以將大體積樣品離散成數(shù)千到數(shù)百萬個微液滴——每個微液滴都用作一個隔離的反應(yīng)室，將靶標分子隔離在每個反應(yīng)室中獨立進行反應(yīng)——因此具有實現(xiàn)高靈敏度檢測的潛力。畢竟，體積的顯著減少有助于背景的等效減少和目標生物標志物的濃度的急劇增加，這反過來又增加了每個分離反應(yīng)的信號與背景比，同時，獨立的反應(yīng)單元，也避免了反應(yīng)之間的互相干擾，從而增加了測定的整體靈敏度。這種量變而帶來的質(zhì)變，正是液滴微流控技術(shù)將會帶領(lǐng)生物產(chǎn)業(yè)升級的原因。

除此之外，液滴微流控技術(shù)在醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。首先可用于快速單克隆抗體篩選，將傳統(tǒng)單克隆抗體篩選時間從3個月縮短到一天內(nèi)完成：傳統(tǒng)的雜交瘤及單B細胞、納米抗體篩選技術(shù)不但工作量大、周期長，且成本高。

液滴微流控技術(shù)可快速將10?-10?細胞包裹成納升級的反應(yīng)檢測體系，以Droplet ELISA方式在細胞包裹后幾個小時內(nèi)快速篩選出高表達細胞株，替代傳統(tǒng)微孔板ELISA 的單克隆篩選，將之前幾周的篩選工作壓縮到一天內(nèi)完成，并能更精準、高效地篩選出分泌目標抗體分子的雜交瘤細胞、單B細胞或噬菌體。

其次可用于優(yōu)化細胞治療的靶點，例如在TCR-T療法中，在TCR轉(zhuǎn)錄之后，需要對大量的T細胞進行篩選以尋找正確的TCR-T細胞克隆，傳統(tǒng)的方法不但繁瑣、耗時且昂貴。

基于微流控液滴分選技術(shù)，在T細胞工程改造時引入報告基因，之后和靶標腫瘤細胞同時包裹到微液滴中，之后即可根據(jù)報告基因熒光信號實時監(jiān)測單個TCR-T細胞在識別靶腫瘤細胞后的激活情況并篩選出功能性TCR-T細胞，基于微流控液滴分選技術(shù)的TCR篩選原型為促進免疫治療篩選和T細胞治療的發(fā)展提供了一個革新性的工具。

另外還可為藥物的遞送和釋放搭建全新平臺，提供新的研究方向：例如，使用液滴微流控技術(shù)來評估細胞中的藥物攝取、消逝與細胞毒性，并在單細胞和多細胞的相互作用中建立了適合藥物篩選的液滴微流控平臺。

當然，液滴微流控技術(shù)目前也存在諸多挑戰(zhàn)。首先，作為液滴微流控技術(shù)的核心元器件之一，微流控芯片的設(shè)計與制作非常關(guān)鍵，目前聚二甲基硅氧烷（PDMS）和軟光刻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于微流控芯片的制備，但是為了進一步實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和臨床應(yīng)用，更低廉、穩(wěn)定的芯片制作材料，以及更簡單便捷的芯片加工工藝也需要進一步的研究和探索。

其次，液滴微流控產(chǎn)生的液滴體積非常小、速度快、數(shù)量多，如何實現(xiàn)對大量微液滴進行快速檢測分析也是一個難點。

最后，大規(guī)模集成是微流控芯片的一個顯著優(yōu)勢，但是如何將模塊化的液滴微流控單元與上下游功能單元大規(guī)模集成于一個多功能的微流控平臺并實現(xiàn)自動化智能操作，仍然需要進一步的努力和研究。

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