微流控(Microfluidics),是指使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术,又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技术。微流控是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科,具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

    微流控技术把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。由于微米级的结构,流体在微流控芯片中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能,因此发展出独特的分析产生的性能。,如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象,微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。同时,微流控芯片还有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低,且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点。

    

    微流控芯片作为一种“微全分析”技术平台可以应用于各个分析领域,如生化医疗诊断、食品和商品检验、军事科学和航天科学等重要应用领域,其中生物医学分析是热点。利用微流控芯片作为一种微反应器,通过在微流控芯片上开展组合化学反应或结合液滴技术,有望用于药物合成与筛选,或纳米粒子、微球、晶体等的高通量、大规模制备,甚至形成一种“芯片上的化工厂或制药厂”;还有利用微流控芯片的集成功能来制作器官芯片,用于仿真人体器官中的最小功能单元,实现药物或化学物质在非活体环境(in vitro)中,研究活体环境(in vivo)的交互反应,是一种用于了解、评估疾病、药物、化学物质与食物等对人类影响的3D芯片设备。

    微流控概念诞生于上世纪90年代的美国。2003年,微流控技术被Forbes杂志评为影响人类未来15件最重要的发明之一。Business也在2004年把微流控技术誉为“改变未来的七种技术之一”。“器官芯片”这一微流控典型技术在2016年的达沃斯论坛上入选了年度十大新兴技术之一,被誉为与新燃料电池和无人驾驶汽车齐名的新兴技术。同时微流控芯片以其强大的应用范围(生物医学、药物筛选、运动竞技、国防科技、司法鉴定、食品安全、环境监测)成为了是当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的潜在战略领域。

 

    2018年,FDA与Emulate, Inc. 签订了题为“可将Organs-on-Chips技术作为毒理学测试平台,用于对影响人类的健康和安全的研究”的协议,这意味着,在美国,器官芯片对新药筛选的结果的得到了FDA的承认,也就是说在药物筛选阶段可以直接跳过活体动物这个环节,可直接在器官芯片上进行,这一协议也充分说明了微流控芯片以后对世界的重大影响和战略性意义。


影响未来人类的“微流控”

图文简介

介绍微流控这一影响人类未来发展的神奇技术