微流控研究起始于20世纪90年代,至今已经有20余年的发展历史,其间经历了基础理论奠定、单元操作技术发展、小规模集成和大规模集成几个历史发展阶段。至今,微流控技术发展臻于成熟,已经在多个领域得到认可并被广为利用,其产业化趋势亦是愈发明显。2003年《福布斯》杂志把这项技术评
为“影响人类未来15件最重要发明之一”;2004年,美国Business2.0杂志封面文章将微流控芯片列为“改变世界”的7种技术之一;2006年Nature杂志出版了一期微流控专辑,题名为“本世纪的技术”。微流控(microfluidics)的含义是微尺度下的流体控制,其研究对象是使用微米级通道操控纳升级以下微量液体的系统。
鉴于芯片是实现微流体控制的主要平台,因而微流控芯片(microfluidicchip)是微流控的主要研究内容。微流控芯片的制作主要依托于微机电系统(MEMS)加工工艺,具有在微米尺度级别实现微量流体操控的能力。
微流控芯片技术的特点来自于两个方面:
一是微流体的特性:微尺度下流体的一系列特殊效应包括层流效应、表面张力及毛细效应、快速热传导效应和扩散效应等,这些效应有利于精确流体控制和实现快速反应;
二是微加工工艺带来的结构复杂性:微加工工艺具有加工小尺寸、高密度微结构的能力,便于实现各种操作单元的灵活组合与规模集成。因此,样品前处理、分离与分析、检测等实验流程得以在同一芯片上集成化和并行化,从而达到微型化、自动化、低消耗和高效率的目的。微流控芯片作为当代极为重要的新型科学技术平台,非常符合国家层面产业转型规划。目前,微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用,并从应用需求中寻求科学问题,进而带动产业化发展。
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