開放式液滴微流體系統(tǒng)在開放環(huán)境中操縱皮升至微升級的液滴。它們將傳統(tǒng)基于液滴的微流體提供的分區(qū)和控制與開放式微流體的可訪問性和易用性相結合，為組合反應、液滴分析和細胞培養(yǎng)等應用帶來了獨特的優(yōu)勢。開放系統(tǒng)提供對液滴的直接訪問，并允許在系統(tǒng)內按需操縱液滴，而不需要泵或管，這使得生物學家無需復雜的設置即可訪問這些系統(tǒng)。此外，這些系統(tǒng)可以通過簡單的制造和組裝步驟生產，從而實現大規(guī)模制造，并將該方法轉化為臨床研究。本綜述介紹了不同類型的開放式液滴微流體系統(tǒng)，介紹了這些系統(tǒng)所利用的物理概念，并重點介紹了關鍵應用。
開放式液滴微流體系統(tǒng)利用潤濕、毛細管力或微尺度幾何形狀（例如通道或微結構表面）等特性，在開放環(huán)境中操縱皮升至微升大小的液滴。在這些系統(tǒng)中，微流體系統(tǒng)的至少一個組件（即地板、天花板或墻壁）通常通過一個或多個空氣-液體或液體-液體界面暴露于外部環(huán)境。
這一領域的研究是多學科的；該過程由分析化學家和工程師發(fā)起，作為在開放環(huán)境中操縱小體積液體的一種方法。所需的小體積使這些方法適用于使用稀有細胞類型或昂貴試劑等珍貴樣本的應用。此外，這些小型化技術提供了多功能性，這對許多應用都很重要，如護理點和家庭樣本分析，同時也使研究人員能夠研究復雜的生物過程。在過去的十年里，這種小型化技術已經發(fā)展并擴展到化學和生物學的眾多應用中。開放液滴微流體的概念是從開放微流體和開放空間微流體的一般領域發(fā)展而來的，這些領域在之前的書籍和評論中都有涉及。“開放微流體”和“開放空間微流體”這兩個術語最初是由不同的研究小組提出的，現在這些術語經常互換使用；兩者都是指使用具有微米（亞毫米）尺度上的至少一個維度并且一側或側面暴露于外部世界的通道或微結構的系統(tǒng)。此外，開放液滴微流體的許多概念（如液滴實驗的劃分和液滴的操縱）都是從封閉通道液滴微流控系統(tǒng)數十年的工作中發(fā)展而來的。
開放式液滴微流體系統(tǒng)的例子有自由式流體、液滴微陣列、懸滴、懸浮堆疊、聲電泳液滴打印、開放毛細管流中的液滴、排液液液滴、開放環(huán)境中的磁珠嵌入液滴和開放式數字微流體。然而，開放式數字微流體，其中離散液滴使用電極在表面上移動，將不在本綜述中涉及，因為它在其他綜述文章中已被廣泛涉及；我們注意到數字微流體有時被稱為電介質電潤濕（EWOD），但在這里我們使用更通用的術語數字微流體，因為并非所有數字微流體系統(tǒng)都涉及EWOD機制。
開放系統(tǒng)在生物學和化學研究中比封閉系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢，包括可訪問性、易于制造和易于使用。開放性提供了對液滴的直接訪問，并實現了液滴操作，如檢索、分類和提取。盡管封閉液滴微流體系統(tǒng)和數字微流體系統(tǒng)通常變得更加復雜，但開放液滴微流控系統(tǒng)通常采取相反的方法，通過使用毛細管等被動力簡化復雜任務和功能的機制。
本綜述旨在通過廣泛介紹所做的工作并提供開放液滴微流體系統(tǒng)的流體機制以及生化和化學應用的詳細信息來介紹這一領域。我們首先描述了不同類型的系統(tǒng)（靜態(tài)和動態(tài)）以及開放式液滴微流體系統(tǒng)的優(yōu)缺點。然后，我們介紹了開放液滴微流體系統(tǒng)的物理原理和理論、各種系統(tǒng)配置及其應用示例。最后，我們對開放液滴微流體領域的潛在未來應用和方向進行了展望。
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審核編輯 黃宇