盘点微流控技术在实验革新中的应用

据麦姆斯咨询报道，过去十年，微流控技术已经进入“寻常百姓家”。即插即用式装置和特定应用设置的商业可用性，得以将这项革新性技术交付给非专家用户，支持他们拓展食品、化妆品和药物传输领域的研究。

对乳胶微滴、纳米粒和脂质体尺寸的微调能力，与传统批量生产技术相比具有明显的优势，甚至可以实现以前无法实现的生产过程。此外，通过并行操作多张微流控芯片来增加产量，可以保证在整个生产规模上实现一致且可预测的控制。随着微流控技术的普及，实验室也正在寻找更多的应用技术，科学家们想要购买能够解决应用问题的具体解决方案。制造商必须与客户对话，以对其实验室现有和长期的潜在需求建立清晰的认知。通过与最新的微流控应用保持同步，制造商可以确保持续提供实验室所需的一切，不管是该领域专家所需的单独组件，还是非专业用户所需的现成系统。

为科学家们提供研究工具

过去，制造商会出售单独的微流控组件——芯片、连接器和微泵，并不真正了解客户的预期应用，但是现在这一局面已经发生了变化。现在，人们对科学家所做的事情产生更大的兴趣，开始了解他们的工作并提供向前迈进所需的工具。吸引非微流控专业的科学家是该技术得以广泛采用的关键，其中一种方法是提供针对特定应用定制的即用型系统，包含启动和快速运行所需的一切，并且只需要简单的培训。这种方案使用户相信，制造商采纳了他们的意见，并提供可以解决问题的完整解决方案。而不只是简单地丢给他们一套组件，让他们自己想办法去做。科学家们不需要了解所有的技术细节，只需要知道该系统是否可以完成该项工作。另一方面，有些研究人员对微流控技术非常熟悉。这些用户经常需要为特定应用指定系统，或需要一个能够根据需要进行调整的开放平台，以适应不断变化的应用。在这种情形下，定制化套件可以满足上述需求，将指定的单独组件与定制化系统结合，用于药物开发、微粒生成或细胞包覆封装等应用。

广泛地应用

如今，增长最快的应用领域是将药物包覆封装在可生物降解的聚合物中，以缓慢释放药物。不同于口服止痛药的“快速出击”，这类药物可以在数小时或数天内从聚合物中缓慢释放出来，从而持续提供较低剂量的药物。该应用需要一个经过设计的微泵，能够非常平滑、精准地控制流量，确保可重复产生大小一致的液滴。

最近的一项开发成果也显示了药物传输应用的潜力，它是一种基于脂质体的系统。脂质体是由脂质双分子层形成的疏水膜包围的含水核心，可以负载疏水或亲水分子。脂质双分子层可以与其它双分子层（如细胞膜）融合，将脂质体内容物传递至人体内的作用部位。虽然制药行业是微流控技术的主要用户，但是小型生物科技公司和学术机构也对该技术产生了兴趣。研究人员正在广泛使用微流控技术进行单细胞包覆，例如，将探索单细胞转录组RNA测序（scRNA-Seq）作为一种工具，可以简单且稳固地获取数千个单细胞的转录组。前所未有地实现对细胞水平组织的深入了解。

目前，微流控技术的另一大真正“热门”的领域是不断发展的芯片实验室技术，辅以器官芯片的概念，旨在用微流控芯片模仿器官功能。除了生物分析应用，微流控技术也与诸多领域相关联。实际上，液滴生成的乳液，其粒径可以实现从纳米粒到微乳再到大液滴。化妆品、食品和染料等产品都是液滴，因此微流控技术在这些行业和其它领域均具有巨大潜力。如香奈儿等化妆品公司，正在试验在实验室规模使用微流控技术。对他们而言，下一步是将产程放大，以制造更大量的产品，上述目标可以通过使用多个微流控系统并行处理来实现。

总结

自20世纪80年代以来，微流控技术已经走过了漫长的道路。如Dolomite Microfluidics等公司不仅开发了易于组装的单个组件，包括微泵、芯片和传感器，也开发了完整的系统，使该技术更容易被广泛的研究人员、专家和非专业人士所接受。时至今日，科学家们可以花更多的时间去开发微流控技术的新应用，而不是专注于技术的提高。随着该技术越来越普及，可延伸的应用也将如雨后春笋一般不断涌现。