微流控技術被譽為是21世紀最能改變人類的技術之一，其最主要的應用領域是和人類命運相關的生物醫(yī)療領域。

微流控芯片技術在基因檢測中的應用

在基因檢測方面，微流控芯片技術主要應用于核酸的擴增、分離、測序及多肽性檢測。聚合酶鏈反應(Polymerase Chain Reaction，PCR)廣泛應用于分子生物學中，它可以對DNA分子進行體外擴增，常規(guī)的PCR過程大致需要1-2 h，需要的試劑也較多，費時費力，而微流控芯片技術用于PCR擴增及相關檢測時，既能簡化操作步驟，又能顯著提高檢測效率。1998年，Kopp等提出了連續(xù)流動式微流控PCR擴增芯片，反應溶液循環(huán)流經(jīng)不同的溫區(qū)完成PCR擴增反應，整個擴增反應全部在流動中完成，縮短了擴增時間，減少了反應所需的試劑。此后，很多科學家在此項研究的基礎上，對連續(xù)流動式PCR技術進行了更進一步的改進，使其更加微型化。隨著微流控芯片技術上的不斷完善和發(fā)展，微流控分析技術能分離的DNA片段長度在逐步擴大，可完成對DNA片段的測序和遺傳物質的分離、分析，并且出現(xiàn)了可同時進行平行分析的多通道微流控芯片。Mathies研究用3.5cm的有效分離長度，7min在單通道玻璃芯片上完成了長度為150～200bp的序列測定。后來他們又將分離通道延長到7.5cm，并改用四色熒光檢測器20分鐘完成500bp的序列分析，準確率達99.4%。單核苷酸多態(tài)性( single nucleotide polymorphism，SNP)就是人類基因組中物理圖譜的理想遺傳標記，能滿足對代謝、生長和疾病相關基因的定位，基因多態(tài)性是人類各種可遺傳變異中常見的現(xiàn)象。SNP檢驗方法主要是以PCR為基礎，通過電泳技術分辨堿基差異造成的DNA片段的各種差異來進行基因分型。Taylor等設計了一個十字型微流控芯片對其進行分析，探討了多種疾病與其變異存在相關性。整個分析過程由傳統(tǒng)方法的幾天時間縮短到45min。

微流控芯片技術在蛋白分析中的應用

蛋白質是生物體最基本的生物活性物質，蛋白質的分離測定可以幫助人們認識蛋白質在生物功能中的作用，對發(fā)現(xiàn)新的診療方法有著不可估量的價值。傳統(tǒng)的蛋白質分析步驟均由手工操作進行，這些方法過于繁瑣、樣品消耗量大、靈敏度不高，無法滿足蛋白質組學對分析系統(tǒng)快速、集成、高通量、高靈敏度的需求。利用微流控分析芯片系統(tǒng)對蛋白質樣品、蛋白質的結構、功能以及蛋白質的相互作用進行分析，其分析步驟均在幾平方厘米的分析芯片上進行，反應速度快，靈敏度高。另外，微流控芯片檢測技術所需要的試劑及反應物的量均較少，可以大大減少試劑消耗。Hofmann等利用等電聚焦毛細管電泳芯片技術，以Cy5標記肽，對細胞色素C、核糖核酸酶A和肌紅蛋白等9種蛋白質混合物進行分離檢測，5 min完成整個檢測過程。

微流控芯片技術在細胞分析中的應用

隨著生命科學的飛速發(fā)展，對單細胞及胞內的成分和形態(tài)變化進行分析和檢測已成為研究的熱點。微流控芯片由于其微通道寬度(10～50μm)和生物細胞大小相當，所以生物細胞在微通道內非常容易操縱、觀察和檢測，以微流控芯片進行單細胞研究具有獨特的優(yōu)越性。Shin等構建了一種電穿孔細胞芯片，他們通過指數(shù)衰變式脈沖發(fā)生器對流體通道內的細胞進行電穿孔實驗，測量了細胞電穿孔時各種參數(shù)。近幾年人們還在細胞微環(huán)境的化學濃度梯度進行時間和空間控制、細胞培養(yǎng)等方面進行了大量研究。相信隨著微流控技術的不斷更新，此技術有望成為細胞研究的主要工具。

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