微流控技術(shù)重要應(yīng)用

除了有機(jī)合成、微反應(yīng)器和化學(xué)分析等，微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。目前，兩個(gè)重要的應(yīng)用方向是臨床診斷儀器和體外仿生模型。

微流控檢測(cè)芯片一般具有樣品消耗少、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便、多功能集成、體小和便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，因此特別適合發(fā)展床邊(POC)診斷，具有簡(jiǎn)化診斷流程、提高醫(yī)療結(jié)果的巨大潛力。

利用仿生微結(jié)構(gòu)和水凝膠等生物材料，微流控芯片非常適合在體外實(shí)現(xiàn)組織和器官水平的生理功能，被稱為"器官芯片"(Organs-on-Chips)。這樣可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)兩維細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的不足，可以動(dòng)態(tài)操控和實(shí)時(shí)觀察重要的生理病理過(guò)程，提高疾病的研究水平和藥物的研發(fā)效率。目前已經(jīng)針對(duì)肺、腸、心、腎和骨髓等器官的重要特征建立了相應(yīng)的微流控體外仿生芯片。在組織和器官水平研究單個(gè)基因或信號(hào)通路的功能已經(jīng)成為系統(tǒng)生物學(xué)研究不可或缺的重要步驟。

制作微流控芯片的主要材料有硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和紙基等。其中PDMS的使用范圍最為廣泛。這種材料不僅加工簡(jiǎn)單、光學(xué)透明，而且具有一定的彈性，可以制作功能性的部件，如微閥和微蠕動(dòng)泵等。PDMS微閥的密度可以達(dá)到30個(gè)/cm。但是PDMS材料容易吸附疏水性小分子，導(dǎo)致背景升高和檢測(cè)偏差。為了克服非特異性吸附的問(wèn)題，表面惰性且抗黏附的聚四氟乙烯材料開(kāi)始被用于制作微流控芯片。紙基通常指的具有三維交錯(cuò)纖維結(jié)構(gòu)的薄層材料，但是硝酸纖維素膜一般也常用于紙基微流控芯片的制作。因?yàn)榧埢哂袃r(jià)格便宜、比表面積大和親水毛細(xì)作用力等特點(diǎn)，通過(guò)結(jié)合疏水性圖案化和縱向堆積等步驟，具有多元檢測(cè)和多步操作集成等優(yōu)點(diǎn)，非常適合制作便攜易用的微流控芯片。

不同的材料特性決定了不同的微加工方法。但是微流控芯片最主要的加工方法是來(lái)自于微電子行業(yè)的光刻技術(shù)和來(lái)自于表面圖案化的軟光刻技術(shù)。在上述兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了制作完整的微流控微通道，一般還需要對(duì)兩片材料進(jìn)行鍵合。玻璃和硅片等材料通過(guò)高溫、高壓或高電壓等方法鍵合，而PDMS材料通過(guò)氧等離子處理進(jìn)行鍵合。

流體在微流控的微通道中的行為與其在宏觀尺度通道中不同，這些流體行為(現(xiàn)象)不僅是微流控的重要特征和標(biāo)志，還是方便、獨(dú)特的技術(shù)手段。主要的流體現(xiàn)象有層流和液滴。

層流與湍流相對(duì)應(yīng)，是指流體的層狀流動(dòng)，其流線與管壁相互平行。在粘性力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于慣性力，或雷諾數(shù)(Reynold number)小于3000時(shí)，層流就會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)幾相不同顏色的流體從不同的入口進(jìn)入同一個(gè)微通道時(shí)，即使它們互溶，也會(huì)形成層次分明的多相平行流動(dòng)。利用層流的這種幾何規(guī)律性，可以實(shí)現(xiàn)材料、化學(xué)環(huán)境和細(xì)胞在微通道中的有序排布。另外，在層流情況下，湍流基本消失，分子擴(kuò)散將成為微尺度下傳質(zhì)的主要途徑。由于擴(kuò)散速率與分子自身的特性有關(guān)，利用分子在微通道中的不同擴(kuò)散距離可以將不同的分子進(jìn)行分離。也因?yàn)槿绱?，層流下的液體混合過(guò)程相對(duì)緩慢，但是，通過(guò)在微流控微通道中制作特殊結(jié)構(gòu)，如不對(duì)稱魚骨狀的突起，可以加快傳質(zhì)過(guò)程和液體混合。

當(dāng)兩相不互溶的液體(油和水)在微流控通道中流動(dòng)時(shí)，在液/液界面張力和剪切力的作用下，其中一相流體會(huì)形成高度均一的間斷流，即液滴。在乳液制備的方法中，如果說(shuō)基于攪拌的方法是自上而下的，那么微流控則是自下而上的方法。微流控能夠以非常高的通量制備高度單分散性的液滴乳液。常見(jiàn)的微通道結(jié)構(gòu)為T型和ψ型。在某些情況下，含有不同高分子聚合物的水相液體在微流控通道中也會(huì)形成不互溶的液滴。

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?、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(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。

微流控分析芯片最初只是作為納米技術(shù)革命的一個(gè)補(bǔ)充，在經(jīng)歷了大肆宣傳及冷落的不同時(shí)期后，最終卻實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。微流控分析芯片最初在美國(guó)被稱為"芯片實(shí)驗(yàn)室"(lab-on-a-chip)，在歐洲被稱為"微整合分析芯片"(micrototal analytical systems)，隨著材料科學(xué)、微納米加工技術(shù)和微電子學(xué)所取得的突破性進(jìn)展，微流控芯片也得到了迅速發(fā)展，但還是遠(yuǎn)不及"摩爾定律"所預(yù)測(cè)的半導(dǎo)體發(fā)展速度。今天阻礙微流控技術(shù)發(fā)展的瓶頸仍然是早期限制其發(fā)展的制造加工和應(yīng)用方面的問(wèn)題。芯片與任何遠(yuǎn)程的東西交互存在一定問(wèn)題，更不用說(shuō)將具有全功能樣品前處理、檢測(cè)和微流控技術(shù)都集成在同一基質(zhì)中。由于微流控技術(shù)的微小通道及其所需部件，在設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的噴射問(wèn)題，與大尺度的液相色譜相比，更加困難。上世紀(jì)80年代末至90年代末，尤其是在研究芯片襯底的材料科學(xué)和微通道的流體移動(dòng)技術(shù)得到發(fā)展后，微流控技術(shù)也取得了較大的進(jìn)步。為適應(yīng)時(shí)代的需求，現(xiàn)今的研究集中在集成方面，特別是生物傳感器的研究，開(kāi)發(fā)制造具有超強(qiáng)運(yùn)行能力的多功能芯片。 美國(guó)圣母大學(xué)(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學(xué)家和免疫檢測(cè)專家合作研究，提高了微流控分析設(shè)備檢測(cè)細(xì)胞和生物分子的速度和靈敏性。同時(shí)，Chang對(duì)交流電動(dòng)電學(xué)進(jìn)行了改善，因?yàn)樗J(rèn)為交流電(AC)可作為選擇平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)用于醫(yī)學(xué)和研究的微流控分析儀。微流控分析儀最初的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是常規(guī)的直流電動(dòng)電學(xué)，但是使用時(shí)容易產(chǎn)生氣泡并引起物質(zhì)在電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)限制了直流電的應(yīng)用，此外，為保證其對(duì)流量的精確控制，直流電極必須放置在儲(chǔ)液池中，不能直接連接在電路中。

三個(gè)因素美國(guó)Caliper Life Sciences公司Andrea Chow博士認(rèn)為，微流控技術(shù)的成功取決于聯(lián)合、技術(shù)和應(yīng)用，這三個(gè)因素是相關(guān)的。他說(shuō):"為形成聯(lián)合，我們嘗試了所有可能達(dá)到一定復(fù)雜性水平的應(yīng)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)且嚴(yán)密的角度來(lái)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),我們發(fā)現(xiàn)了很多無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的集成卻有較高使用價(jià)值的應(yīng)用，如機(jī)械閥和微電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)。"改進(jìn)的微流控技術(shù)，一般用于蛋白或基因電泳，常?？扇〈郾０纺z電泳。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的芯片可用于酶和細(xì)胞的檢測(cè)，在開(kāi)發(fā)新藥方面很有用。更進(jìn)一步的產(chǎn)品是可集成樣品前處理的基因鑒定，例如基于芯片的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(PCR)。由于具有高度重復(fù)和低消耗樣品或試劑的特性，這種自動(dòng)化和半自動(dòng)化的微流控芯片在早期的藥物研發(fā)中，得到了廣泛應(yīng)用。Caliper的商業(yè)模式是將芯片看作是與昂貴的電子學(xué)和光學(xué)儀器相連接的一個(gè)消費(fèi)品，目前，已被許多公司獨(dú)立的采用。每個(gè)芯片完成一天的實(shí)驗(yàn)運(yùn)作的成本費(fèi)用大概是5美元，而高通量的應(yīng)用成本是幾百到幾千美元，但預(yù)計(jì)可以重復(fù)循環(huán)使用幾百或幾千次，以一次分析包括時(shí)間和試劑的成本計(jì)算在內(nèi)，芯片的成本與一般實(shí)驗(yàn)室分析成本相當(dāng)。此外，特定設(shè)計(jì)芯片的批量生產(chǎn)也大大降低了其成本。Caliper的旗艦產(chǎn)品是LabChip 3000新藥研發(fā)系統(tǒng)，其微流體成分分析可以達(dá)到10萬(wàn)個(gè)樣品，還有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 電泳系統(tǒng)。據(jù)Caliper宣稱，75 %的主要制藥和生物技術(shù)公司都在使用LabChip 3000系統(tǒng)。美國(guó)加州的安捷倫科技公司曾與Caliper科技公司簽署正式合作協(xié)議，該項(xiàng)合作于1998年開(kāi)始，去年結(jié)束。安捷倫作為一個(gè)儀器生產(chǎn)商的實(shí)力，結(jié)合其在噴墨墨盒的經(jīng)驗(yàn)，在微流控技術(shù)尚未成熟時(shí)，就對(duì)微流體市場(chǎng)做出了獨(dú)特的預(yù)見(jiàn)，噴墨打印是目前為止微流控技術(shù)應(yīng)用最多的產(chǎn)品，每年的使用價(jià)值100億美元。安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經(jīng)驗(yàn)，并將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到了微流體技術(shù)開(kāi)發(fā)上。微流體和生物傳感器的項(xiàng)目經(jīng)理Kevin Killeen博士在接受采訪時(shí)說(shuō)，安捷倫的目標(biāo)是為終端使用者解除負(fù)擔(dān)，"由適宜的儀器產(chǎn)品組裝成的系統(tǒng)可以讓非專業(yè)人士操縱專業(yè)設(shè)備"。微流體技術(shù)也需要適時(shí)表現(xiàn)出其自身的實(shí)用性和可靠性，例如，納米級(jí)電噴霧質(zhì)譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬，Killeen補(bǔ)充道:"對(duì)于生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，微流控技術(shù)的價(jià)值就在于此。" 安捷倫在微流控技術(shù)平臺(tái)上的三個(gè)主要產(chǎn)品是Agilent 2100 Bioanalyzer/5100 Automated Lab-on-a-Chip (已于2004年11月推出)和HPLC-Chip(已于2005年3月推出)。鑒定蛋白的HPLC-Chip集成了樣品富集和分離，同時(shí)還將設(shè)備裝置減少至LC/MS系統(tǒng)的一半。安捷倫的資料顯示，這些特征減少了泄漏和死體積，這種芯片在實(shí)驗(yàn)控制時(shí)采用了無(wú)線電頻率標(biāo)識(shí)技術(shù)。 推動(dòng)力目前，一直都未能解決的仍然是驅(qū)動(dòng)力問(wèn)題，以及如何控制流體通過(guò)微毛細(xì)管。研究者認(rèn)為，從某種程度上來(lái)說(shuō)，微致動(dòng)器(micro-actuators)可以為微流控技術(shù)提供動(dòng)力和調(diào)節(jié)，但是這一設(shè)想并沒(méi)有成功。Chia Chang博士認(rèn)為，現(xiàn)在還不可能實(shí)現(xiàn)利用微電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)作為微流體驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)?quot;還沒(méi)有設(shè)計(jì)出這樣的微電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)"。至少到目前為止，一直都在應(yīng)用非機(jī)械的流體驅(qū)動(dòng)設(shè)備。剛剛興起的技術(shù)有斯坦福大學(xué)Stephen Quake研究小組開(kāi)發(fā)的微流體控制因素大規(guī)模地綜合應(yīng)用和瑞士Spinx Technologies開(kāi)發(fā)的激光控制閥門。澳大利亞墨爾本蒙納士大學(xué)的研究者正在開(kāi)發(fā)可在微通道內(nèi)吸取、混合和濃縮分析樣品的等離子體偏振方法。等離子體不接觸工作流體便可產(chǎn)生"推力"，具有維持流體穩(wěn)定流動(dòng)，對(duì)電解質(zhì)溶液不敏感也不受其污染的優(yōu)點(diǎn)。瑞士蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)的David Juncker認(rèn)為，流體的驅(qū)動(dòng)沒(méi)有必要采用這類高新技術(shù)，利用簡(jiǎn)單的毛細(xì)管效應(yīng)就可以驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)微通道。Juncker博士說(shuō),以毛細(xì)管作用力驅(qū)動(dòng)流體具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì):自包含、可升級(jí)、沒(méi)有死體積、可預(yù)先設(shè)計(jì)、易更換溶液?？蓱?yīng)用的范圍包括開(kāi)發(fā)藥物的免疫檢測(cè)和定點(diǎn)照護(hù)診斷檢測(cè)。最近，Juncker博士及其同事已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可以梯度檢測(cè)大分子蛋白和檢測(cè)單個(gè)細(xì)胞的微流控探測(cè)器，Juncker說(shuō)"這種探測(cè)器結(jié)合了掃描和微流控技術(shù)，定義了一類新的實(shí)驗(yàn)空間", 同時(shí)他還設(shè)想將這種探測(cè)器應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)上。另外一個(gè)與微流控技術(shù)相關(guān)卻一直未能克服的障礙，是"設(shè)備尺寸縮小而存在的效益遞減臨界點(diǎn)問(wèn)題"系統(tǒng)縮小到微米甚至納米級(jí)的尺度范圍，與之結(jié)合的設(shè)備成為一個(gè)主要問(wèn)題。對(duì)于微流控芯片，必須將材料從微通道中放入和取出，還要從納升級(jí)流量的流體中獲得可靠信號(hào)。一些研究者建議將微流控技術(shù)與"中等流體"結(jié)合，--以小型化的方式附加到中等尺寸的設(shè)備中，可以濃縮樣品，易于檢測(cè)。生物學(xué)家還受他們所使用微孔板的幾何限制。Caliper和其他的一些公司正在開(kāi)發(fā)可以將樣品直接從微孔板裝載至芯片的系統(tǒng)，但這種操作很具挑戰(zhàn)性。美國(guó)Corning公司Po Ki Yuen博士認(rèn)為，要說(shuō)服生產(chǎn)商將生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)移到一個(gè)還未證明可以縮減成本的完全不同的平臺(tái)，是極其困難的。Yuen博士所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的研究領(lǐng)域包括微電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)和微流體學(xué)，目前致力于研發(fā)新藥的非標(biāo)定檢測(cè)系統(tǒng)方面的研究。

與芯片之間的比較美國(guó)Cascade Microtech公司的Cali Sartor認(rèn)為，當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域的微流體與20年前工業(yè)領(lǐng)域的半導(dǎo)體具有相似之處。計(jì)算機(jī)芯片的開(kāi)發(fā)者最終解決了集成、設(shè)計(jì)和增加復(fù)雜性等問(wèn)題，而微流體技術(shù)的開(kāi)發(fā)者也正在從各方面克服微流控技術(shù)所遇到的此類問(wèn)題。Cascade的市場(chǎng)在于開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體制造業(yè)的最初檢驗(yàn)和分析系統(tǒng)，現(xiàn)在希望通過(guò)具微流控特征和建模平臺(tái)的L-Series實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)轉(zhuǎn)型。L-Series包括嚴(yán)格的機(jī)械平臺(tái)，集成了顯微鏡技術(shù)、微定位和計(jì)量學(xué)等方法?？蓱?yīng)用于芯片電場(chǎng)的微型電位計(jì)(Microport)也作為其開(kāi)發(fā)的副產(chǎn)品。L-Series致力于真正的解決微流控設(shè)備開(kāi)發(fā)者所遇到的難題:必須獨(dú)立構(gòu)造芯片系統(tǒng)和提供實(shí)用程序，Sartor說(shuō):"若是將襯質(zhì)和芯片粘合在一起，需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的多次測(cè)試，"設(shè)計(jì)者若想改變流體通道，必須從頭開(kāi)始。L-Series檢測(cè)組使內(nèi)聯(lián)測(cè)試和假設(shè)分析實(shí)驗(yàn)變得更簡(jiǎn)單，測(cè)試一個(gè)新設(shè)計(jì)只要交換芯片即可。當(dāng)前，L-Series設(shè)備只能在手動(dòng)模式下運(yùn)行，一次一個(gè)芯片，但是Cascade 正在考慮開(kāi)發(fā)可平行操作多個(gè)芯片的設(shè)備。Cascade 有兩個(gè)測(cè)試用戶:馬里蘭大學(xué)Don DeVoe教授的微流體實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)Carl Meinhart教授的微流體實(shí)驗(yàn)室。德國(guó)thinXXS公司開(kāi)發(fā)了另一套微流控分析設(shè)備(圖4)。該設(shè)備提供了一個(gè)由微反應(yīng)板裝配平臺(tái)、模塊載片以及連接器和管道所組成的結(jié)構(gòu)工具包。可單獨(dú)購(gòu)買模塊載片。 ThinXXS還制造專用芯片，生產(chǎn)微流體和微光學(xué)設(shè)備和部件并提供相應(yīng)的服務(wù)。將微流控技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)檢測(cè)已經(jīng)計(jì)劃很多年了，thinXXS一直都在進(jìn)行這方面的綜合研究，但未提供詳細(xì)資料。ThinXXS公司Thomas Stange博士認(rèn)為，雖然原型設(shè)計(jì)價(jià)格高且有風(fēng)險(xiǎn)，微制造技術(shù)已不再是微流控產(chǎn)品商業(yè)化生產(chǎn)的主要障礙。對(duì)于他們公司所操縱的高價(jià)藥品測(cè)試和診斷市場(chǎng)，校準(zhǔn)和工藝慣性才是最主要的障礙。ThinXXS于6月推出了一款新的微芯片產(chǎn)品QPlate，同時(shí)宣稱該產(chǎn)品首次結(jié)合了硅微處理、微鑄技術(shù)以及印制電路板技術(shù)。QPlate是與丹麥Sophion Bioscience公司合作開(kāi)發(fā)的，是QPatch-16 system的組成部分，QPatch-16 system可平行的測(cè)量16個(gè)細(xì)胞離子通道。

包括:白金電阻芯片, 壓力傳感芯片, 電化學(xué)傳感芯片, 微/納米反應(yīng)器芯片, 微流體燃料電池芯片, 微/納米流體過(guò)濾芯片等。

①微流控芯片(microfluidic chip)是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis Systems)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。微流控芯片分析以芯片為操作平臺(tái), 同時(shí)以分析化學(xué)為基礎(chǔ),以微機(jī)電加工技術(shù)為依托,以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征,以生命科學(xué)為目前主要應(yīng)用對(duì)象，是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。它的目標(biāo)是把整個(gè)化驗(yàn)室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等集成在微芯片上,且可以多次使用。

②微流控芯片是微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要平臺(tái)。其裝置特征主要是其容納流體的有效結(jié)構(gòu)(通道、反應(yīng)室和其它某些功能部件)至少在一個(gè)緯度上為微米級(jí)尺度。由于微米級(jí)的結(jié)構(gòu)，流體在其中顯示和產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能。因此發(fā)展出獨(dú)特的分析產(chǎn)生的性能。

③微流控芯片的特點(diǎn)及發(fā)展優(yōu)勢(shì):微流控芯片具有液體流動(dòng)可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點(diǎn),它可以在幾分鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上百個(gè)樣品的同時(shí)分析,并且可以在線實(shí)現(xiàn)樣品的預(yù)處理及分析全過(guò)程。

④其產(chǎn)生的應(yīng)用目的是實(shí)現(xiàn)微全分析系統(tǒng)的終極目標(biāo)-芯片實(shí)驗(yàn)室

⑤目前工作發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域是生命科學(xué)領(lǐng)域

⑥當(dāng)前(2006)國(guó)際研究現(xiàn)狀:創(chuàng)新多集中于分離、檢測(cè)體系方面;對(duì)芯片上如何引入實(shí)際樣品分析的諸多問(wèn)題，如樣品引入、換樣、前處理等有關(guān)研究還十分薄弱。它的發(fā)展依賴于多學(xué)科交叉的發(fā)展。

目前媒體普遍認(rèn)為的生物芯片(micro-arrays)，如，基因芯片、蛋白質(zhì)芯片等只是微流量為零的點(diǎn)陣列型雜交芯片，功能非常有限，屬于微流控芯片(micro-chip)的特殊類型，微流控芯片具有更廣泛的類型、功能與用途，可以開(kāi)發(fā)出生物計(jì)算機(jī)、基因與蛋白質(zhì)測(cè)序、質(zhì)譜和色譜等分析系統(tǒng)，成為系統(tǒng)生物學(xué)尤其系統(tǒng)遺傳學(xué)的極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)。