微流控技術重要應用和主要的流體現象

微流控檢測芯片一般具有樣品消耗少 、檢測速度快 、操作簡便 、多功能集成 、體小和便於攜帶等優點 ，因此特別適合發展床邊(POC)診斷 ，具有簡化診斷流程 、提高醫療結果的巨大潛力 。

利用仿生微結構和水凝膠等生物材料 ，微流控芯片非常適合在體外實現組織和器官水平的生理功能 ，被稱為"器官芯片"(Organs-on-Chips) 。這樣可以彌補傳統兩維細胞培養和動物實驗的不足 ，可以動態操控和實時觀察重要的生理病理過程 ，提高疾病的研究水平和藥物的效率 。目前已經針對肺 、腸 、心 、腎和骨髓等器官的重要特征建立了相應的微流控體外仿生芯片 。在組織和器官水平研究單個基因或信號通路的功能已經成為係統生物學研究*的重要步驟 。

微流控技術重要應用和主要的流體現象

層流與湍流相對應 ，是指流體的層狀流動 ，其流線與管壁相互平行 。在粘性力遠遠大於慣性力 ，或雷諾數(Reynold number)小於3000時 ，層流就會出現 。當幾相不同顏色的流體從不同的入口進入同一個微通道時 ，即使它們互溶 ，也會形成層次分明的多相平行流動 。利用層流的這種幾何規律性 ，可以實現材料 、化學環境和細胞在微通道中的有序排布 。另外 ，在層流情況下 ，湍流基本消失 ，分子擴散將成為微尺度下傳質的主要途徑 。由於擴散速率與分子自身的特性有關 ，利用分子在微通道中的不同擴散距離可以將不同的分子進行分離 。也因為如此 ，層流下的液體混合過程相對緩慢 ，但是 ，通過在微流控微通道中製作特殊結構 ，如不對稱魚骨狀的突起 ，可以加快傳質過程和液體混合 。

當兩相不互溶的液體(油和水)在微流控通道中流動時 ，在液/液界麵張力和剪切力的作用下 ，其中一相流體會形成高度均一的間斷流 ，即液滴 。在乳液製備的方法中 ，如果說基於攪拌的方法是自上而下的 ，那麽微流控則是自下而上的方法 。微流控能夠以非常高的通量製備高度單分散性的液滴乳液 。常見的微通道結構為T型和ψ型 。在某些情況下 ，含有不同高分子聚合物的水相液體在微流控通道中也會形成不互溶的液滴 。

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