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)所涉及的科學和技術，是一門涉及化學、流體物理、微電子、新材料、生物學和生物醫(yī)學工程的新興交叉學科。因為具有微型化、集成化等特征，微流控裝置通常被稱為微流控芯片，也被稱為芯片實驗室（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70年代采用光刻技術在硅片上制作的氣相色譜儀，而后又發(fā)展為微流控毛細管電泳儀和微反應器等。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨特的流體性質，如層流和液滴等。借助這些獨特的流體現(xiàn)象，微流控可以實現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作。目前，微流控被認為在生物醫(yī)學研究中具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V泛的應用前景。作為微流控技術應用最廣泛的微液滴技術與微流控的層流之間有哪些關系和作用呢？
層流與液滴的關系：
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現(xiàn)的。液滴的形成可以通過多種方式實現(xiàn)，如流體聚焦、電液動力學等。液滴的尺寸通常在微米到毫米級別，可以用于封裝細胞、分子等生物樣本。
關系：在微流控系統(tǒng)中，層流和液滴是密切相關的。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。
單細胞分選時，層流或液滴的作用：
層流：在單細胞分選過程中，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，可以實現(xiàn)細胞的精確輸送和定位。此外，層流還有助于減少細胞之間的碰撞和干擾，提高分選的準確性。

液滴：在單細胞分選中，液滴起到了關鍵的作用。液滴可以作為細胞的載體，將單個細胞封裝在獨立的液滴中。這種方法不僅可以保護細胞免受外界環(huán)境的影響，還可以實現(xiàn)對細胞的精確操控和分析。通過控制液滴的形成和合并，可以實現(xiàn)對細胞的精確分選和分離。
作用：在單細胞分選過程中，層流和液滴的結合使用可以提高分選的效率和準確性。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，可以實現(xiàn)對單個細胞的高效分選和分析，從而在生物醫(yī)學研究和診斷中發(fā)揮重要作用。
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審核編輯 黃宇