微流控（Microfluidics）指的是使用微管道（尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米）處理或操縱微小流體（體積為納升到阿升）的系統(tǒng)所涉及的科學(xué)和技術(shù)，是一門涉及化學(xué)、流體物理、微電子、新材料、生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的新興交叉學(xué)科。因?yàn)榫哂形⑿突⒓苫忍卣鳎⒘骺匮b置通常被稱為微流控芯片，也被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab on a Chip）和微全分析系統(tǒng)（micro-Total Analytical System）。微流控的早期概念可以追溯到19世紀(jì)70年代采用光刻技術(shù)在硅片上制作的氣相色譜儀，而后又發(fā)展為微流控毛細(xì)管電泳儀和微反應(yīng)器等。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨(dú)特的流體性質(zhì)，如層流和液滴等。借助這些獨(dú)特的流體現(xiàn)象，微流控可以實(shí)現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作。目前，微流控被認(rèn)為在生物醫(yī)學(xué)研究中具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V泛的應(yīng)用前景。作為微流控技術(shù)應(yīng)用最廣泛的微液滴技術(shù)與微流控的層流之間有哪些關(guān)系和作用呢？
層流與液滴的關(guān)系：
層流：在微流控系統(tǒng)中，流體通常以層流（Laminar flow）的形式流動。層流是一種流體流動狀態(tài)，其中流體的流動速度在垂直于流動方向的截面上是均勻的，沒有橫向的流動。在層流狀態(tài)下，流體的流動是有序的，沒有渦流和湍流現(xiàn)象。

液滴：在微流控系統(tǒng)中，液滴是通過將液體分割成微小的單位來實(shí)現(xiàn)的。液滴的形成可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，如流體聚焦、電液動力學(xué)等。液滴的尺寸通常在微米到毫米級別，可以用于封裝細(xì)胞、分子等生物樣本。
關(guān)系：在微流控系統(tǒng)中，層流和液滴是密切相關(guān)的。層流的穩(wěn)定性和控制性使得液滴能夠在微流控通道中穩(wěn)定地形成和傳輸。液滴的形成和控制依賴于層流的特性，如流體的黏度、流速等。通過精確控制流體的流動，可以在微流控通道中形成規(guī)則的液滴流。
單細(xì)胞分選時，層流或液滴的作用：
層流：在單細(xì)胞分選過程中，層流提供了一個穩(wěn)定的流體環(huán)境，使得細(xì)胞能夠在微流控通道中有序地流動。通過精確控制流體的流速和壓力，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的精確輸送和定位。此外，層流還有助于減少細(xì)胞之間的碰撞和干擾，提高分選的準(zhǔn)確性。

液滴：在單細(xì)胞分選中，液滴起到了關(guān)鍵的作用。液滴可以作為細(xì)胞的載體，將單個細(xì)胞封裝在獨(dú)立的液滴中。這種方法不僅可以保護(hù)細(xì)胞免受外界環(huán)境的影響，還可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的精確操控和分析。通過控制液滴的形成和合并，可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的精確分選和分離。
作用：在單細(xì)胞分選過程中，層流和液滴的結(jié)合使用可以提高分選的效率和準(zhǔn)確性。層流提供了一個穩(wěn)定的流體環(huán)境，而液滴則提供了一個封閉的微環(huán)境，使得細(xì)胞可以在微流控通道中被精確地操控和分析。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)對單個細(xì)胞的高效分選和分析，從而在生物醫(yī)學(xué)研究和診斷中發(fā)揮重要作用。
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審核編輯 黃宇