8、微流控设备的生物医学应用概述

微流控设备的生物医学应用概述

1. 引言

在21世纪，分析和检测各种生物分子的新方法发展，有望解决生命科学中的一些难题。微流控技术应运而生，它是一个使用微米级通道的跨学科领域，能处理和操控微量流体。

1.1 微流控技术的发展与特点

微流控技术起源于20世纪中叶，当时科学家在色谱分析中发现减小柱子尺寸可提高性能，从而推动了毛细管电泳的发展。微流控技术允许在微小通道网络中流动和操控微量液体，具有高重现性、高表面体积比、良好的液滴处理能力、高效的传热传质、低试剂消耗、快速分析、高灵敏度和便携性等优点。

1.2 微流控技术的历史与市场前景

微流控技术的历史可追溯到20世纪中叶，其市场价值在2017年约为25亿美元，预计到2022年将激增至58亿美元。该技术在药物发现、药物递送、生物医学工程和其他芯片实验室（LoC）应用中引发了变革，与传统实验室技术相比，具有更多优势。

1.3 微流控设备的制备与应用

制备简单的功能性微流控设备需要注射器泵或压力源、 tubing 等工具。微流控设备可用于生成具有良好尺寸控制、组成、形态和尺寸分布的微纳米颗粒，还能实现各种化学反应，且产率更高、条件更苛刻。不过，许多专家因操作困难而不愿使用商业微流控设备，但一些分析实验室设备已采用微流控组件。

1.4 微流控设备的流动特性与应用

微流控流动呈现层流，有利于精确的流体控制、对流混合和传热传质，从而实现快速、准确、高通量和灵敏的检测。自20世纪90年代以来，微流控技术在多个科学领域得到广泛应用，包括磁性、高通量筛选、药物筛选、生物传感器、癌症诊断、蛋白质组学和环境监测等。 </