微流控技术重要应用和主要的流体现象

微流控检测芯片一般具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体小和便于携带等优点，因此特别适合发展床边(POC)诊断，具有简化诊断流程、提高医疗结果的巨大潜力。

利用仿生微结构和水凝胶等生物材料，微流控芯片非常适合在体外实现组织和器官水平的生理功能，被称为"器官芯片"(Organs-on-Chips)。这样可以弥补传统两维细胞培养和动物实验的不足，可以动态操控和实时观察重要的生理病理过程，提高疾病的研究水平和药物的效率。目前已经针对肺、肠、心、肾和骨髓等器官的重要特征建立了相应的微流控体外仿生芯片。在组织和器官水平研究单个基因或信号通路的功能已经成为系统生物学研究*的重要步骤。

微流控技术重要应用和主要的流体现象

层流与湍流相对应，是指流体的层状流动，其流线与管壁相互平行。在粘性力远远大于惯性力，或雷诺数(Reynold number)小于3000时，层流就会出现。当几相不同颜色的流体从不同的入口进入同一个微通道时，即使它们互溶，也会形成层次分明的多相平行流动。利用层流的这种几何规律性，可以实现材料、化学环境和细胞在微通道中的有序排布。另外，在层流情况下，湍流基本消失，分子扩散将成为微尺度下传质的主要途径。由于扩散速率与分子自身的特性有关，利用分子在微通道中的不同扩散距离可以将不同的分子进行分离。也因为如此，层流下的液体混合过程相对缓慢，但是，通过在微流控微通道中制作特殊结构，如不对称鱼骨状的突起，可以加快传质过程和液体混合。

当两相不互溶的液体(油和水)在微流控通道中流动时，在液/液界面张力和剪切力的作用下，其中一相流体会形成高度均一的间断流，即液滴。在乳液制备的方法中，如果说基于搅拌的方法是自上而下的，那么微流控则是自下而上的方法。微流控能够以非常高的通量制备高度单分散性的液滴乳液。常见的微通道结构为T型和ψ型。在某些情况下，含有不同高分子聚合物的水相液体在微流控通道中也会形成不互溶的液滴。

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