应Interdisciplinary MEDICINE期刊邀请撰写的综述“Programmable droplet microfluidics for complex multistep bioassays”发表。

 文章简介

      液滴微流控技术通过操纵两种或两种以上不相溶的流体能够在短时间内生成大量液滴，所生成的每个液滴都可作为一个微反应器且彼此间相互独立。利用这些大量平行反应的液滴，液滴微流控技术能够高效地获取数据，因而在提高通量和扩展应用等方面具有很大的潜力。

      在微流控芯片上以可编程的方式操控微升及以下级别的液滴的方法被定义为程序化液滴微流控（PDM）技术。这些液滴通常含有不同组分和不同的空间位置，在多步骤反应中分别被用于执行不同功能。按照设定的时间顺序，这些系列液滴的功能被集成在一起，从而促进多步骤生物检测的一体化实施。PDM技术通常包括两种液滴操纵形式，分别是液滴移动式和液滴固定式，二者常结合使用。前者使用特定机制用以激活整个液滴使其移动；后者通常将液滴和磁珠技术相结合，利用磁珠在一系列固定液滴之间的转移来执行多个分析步骤。

      与连续流微流控技术相比，本综述中所介绍的利用油包水型液滴的PDM技术利用程序化的宏观液滴操控，简化了复杂生物检测的工作流程。PDM技术使用液滴不仅能够消除蒸发和表面吸附等不利因素的影响，还具有试剂储存器、液体绝缘微阀、运输微泵等功能。由于液滴不涉及制造实体结构所需的高精度微加工工艺，PDM设备的生产成本得以大大降低。

图1 实现的程序化液滴微流控的各种液体操控机制。A. 磁力液滴驱动；B. 相对液体位移；C. 毛细管连续吸取；D. 顺序微量移液。

      本文全面综述了由各种液体驱动机制所实现的PDM方法，包括磁力驱动、相对液体位移、毛细吸力和顺序微位移。此外，还介绍了PDM系统在核酸分析、免疫分析、药物测试和样品回收等方面的重要应用。PDM技术展示了其作为在微流控平台上执行复杂的多步骤生物检测的一种极具优势的工具的潜力。这些技术在减小分析系统尺寸、实现生物检测自动化和降低样品/试剂消耗量等方面都优于传统技术。最后，本文对各种PDM方法的优势与不足进行了总结概述，指出了当前实施PDM所面临的挑战，并提出了相应的解决思路。

      该综述以“Programmable droplet microfluidics for complex multistep bioassays”为题发表在 Interdisciplinary MEDICINE期刊，文章的第一作者为华南理工大学医学院博生研究生黄恩奇，通讯作者为华南理工大学附属第二医院刘大渔研究员。