微流控芯片：最新进展、设计中的关键策略、应用和未来展望

微流控芯片技术是生物医学应用领域的一种新兴技术应用。微流控芯片实质是一组刻在不同材料（玻璃、硅或聚合物，如聚二甲基硅氧烷或PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA）上的凹槽或微通道。形成微流体芯片的微通道彼此互连以获取期望的应用结果。作为宏观世界和微观世界连接方式，这种束缚在微流体芯片中的微通道组织通过穿透芯片的输入和输出与外部设备相关联。在泵和芯片的作用下，微流体芯片有助于实现微流体的行为变化。在芯片内部，有微流体通道，可以处理流体，如：混合和物理化学反应。微流控芯片有很多优势，如：较少的时间和较高的试剂利用率，除此之外，它还可以同时执行许多活动。随着试剂和样本之间接触表面积的增加，芯片的极小空间加快了试剂和样本之间的反应。

微流控芯片技术被用于不同的生物医学领域中，如：食品安全检测、肽分析、组织工程、医学诊断、DNA纯化、PCR活性、妊娠和细胞计数等。

微流控技术是一个迅速兴起的科学领域，其最大的特点就是具有一系列的微域效应。这项技术已经从微阵列到细胞生物学的各种基于流体应用中找到了一席之地。微流控系统尺寸范围大约在10–100µm之间。它也被称芯片实验室（Lab-on-a-chip）或者被称微全分析系统（Micro Total Analysis System， or microTAS）（Tabeling 2005）。微流体技术一般会配置微型设备，来精确控制所含流体的物理化学反应。这些芯片具有：紧凑的尺寸，这反过来又增加了流体之间接触的表面积，从而产生高传质和高分析吞吐量（Cui和Wang 2019；Tabeling 2005）。该技术可以进一步降低了对样品和试剂的需求，实现了多路复用（Cui和Wang 2019）和高通量筛选。微流道或者理解为凹槽被刻蚀在硅基材料或者聚合物上，以实现流体寄样品之间有效的混合。用于制备芯片的常见材料是：聚二甲基硅氧烷（PDMS）、硅、玻璃、石英、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（Focaroli等人，2014）。微流控芯片及其组件、各种类型和应用的基本设计如图所示：

1. 芯片包含试剂入口、样品入口、阀门、凹槽或微通道、引流系统和传感器部件。从入口注入试剂和样本后可以进行评估。通过阀门调节选择进入微流控中的不同系统。流体可以流经不同的微流控体系中，即：开放式微流控系统（Bertier等人，2016）、连续流微流体系统（Dendukuri等人，2006；Jahn等人，2008）、基于微流体数字化系统（（Choi等人，2012）、纸质微流控系统（Lin等人，2016），粒子检测微流控(Xuan et al. 2010) 、微流体辅助磁力电泳（Yan等人，2016）。最后由排出系统中，将废料被清空，传感器系统会协助评估检测结果。