作為一種精確控制和操控微尺度流體的技術(shù)，微流控（microfluidics）以在微納米尺度空間中對流體進行操控為主要特征，具有將生物、化學等實驗室的基本功能諸如樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測等縮微到一個幾平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大優(yōu)勢在于多種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺上靈活組合、規(guī)模集成，涉及工程學、物理學、化學、微加工和生物工程等多個領(lǐng)域的學科交叉。

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、體小和便于攜帶等優(yōu)點。到目前為止，制作微流控芯片的材料主要有：硅、玻璃、石英、高聚物、陶瓷、紙等。選擇合適的材料對于制作工藝選擇和微流控芯片的成功應(yīng)用非常重要。其中，微流控紙芯片（lab-on-paper，紙上微型實驗室）是近幾年發(fā)展的一種新型微流控芯片。具有成本更低、分析系統(tǒng)更易微型化、便攜化、生物相容性好、檢測背景低、 后處理簡單，無污染等優(yōu)勢。近年來,微流控芯片技術(shù)的發(fā)展為癌細胞檢測的研究提供了很多新的思路, 作為一個新型的無創(chuàng)檢測平臺,具有高度的可行性和可重復性。

微流控在單細胞水平上的研究進展迅速。在生命科學、醫(yī)學以及生物學等諸多領(lǐng)域，經(jīng)常需要從較為復雜的樣品中分選出所需要的單個細胞，以進行后續(xù)的科學研究，如癌癥研究中分選獲得單個癌細胞是后續(xù)進行單細胞測序的關(guān)鍵前提。今年，大連海事大學開發(fā)了一種在單細胞水平上全自動操控細胞的微流控芯片裝置，裝置主要由微流控芯片、差分放大器、繼電器、數(shù)據(jù)采集卡以及計算機等組成。整個分選過程由細胞經(jīng)過檢測區(qū)域產(chǎn)生的電壓脈沖信號幅值來控制。采用電滲流可以有效地操控單個細胞，當樣品中細胞濃度足夠低時，可以實現(xiàn)100%的有效分選。完成一次分選大約需要3s，系統(tǒng)單個檢測區(qū)的最大分選通量約為20個每分鐘，后續(xù)可以通過設(shè)置多個檢測區(qū)來提高分選通量。有效克服了現(xiàn)有單細胞操控技術(shù)存在的各種不足之處。

表面增強拉曼光譜( surface enhancedRaman spectroscopy ,SERS) 與微流控芯片相結(jié)合用于光流體檢測可以實現(xiàn)快速、無損傷檢測分析。表面增強拉曼光譜是一種新興的、具有超 高靈敏度無標記指紋的高級痕量分析技術(shù)，穩(wěn)定、重現(xiàn)、高強度、高靈敏度的 SERS 信號是獲取有效生物傳感信息的首要條件。大量研究表明，可控性金屬納米粒子聚集體或納米顆粒陣列對產(chǎn)生上述SERS信號至關(guān)重要。在臨床免疫檢測過程中，SERS 生物傳感器不僅能快速檢測單一生物蛋白標志物，而且基于固態(tài) SERS 活性基底的生物傳感器可以實現(xiàn)敏感性、特異性生物標記物的同時檢測。便攜式智能化的微流體 SERS 生物傳感器檢測設(shè)備將在醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測以及食品安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

另外，微流控芯片還可用于構(gòu)建腫瘤微環(huán)境。該芯片具有3層復合式結(jié)構(gòu): 底層為微通道貫穿的細胞培養(yǎng)池陣列，頂層是開放式培養(yǎng)池，二者之間為一層納米孔薄膜。納米孔薄膜具有“透氣阻水”的特性，既起到止流閥作用實現(xiàn)液體自動分配，又允許跨膜擴散，模擬血管內(nèi)皮層擴散屏障結(jié)構(gòu)。結(jié)合移液工作站，開放式微流控芯片可以完成細胞換液、藥物處理和細胞活力測試等一系列分析步驟。

隨著微流控技術(shù)和光學傳感技術(shù)的發(fā)展，一系列被用于細胞遷移和外泌體檢測的微流控芯片也相繼被開發(fā)，局域表面等離子體共振傳感技術(shù)由于其無需標記、可便攜等優(yōu)點在生物傳感檢測領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。