基于微流控的细胞操纵技术
poct 微流控
poct 微流控随着科技的发展，医疗检测技术也在不断革新。
作为一种新兴技术，微流控技术在临床检测领域备受关注。
它与便携式临床检测（POCT）的结合，为患者和医护人员提供了更加便捷、高效的检测手段。
1.微流控技术简介微流控技术是一种利用微流控芯片进行生物化学反应和细胞检测的技术。
它通过控制微小通道内的流体，实现对生物样品进行快速、精确的检测。
微流控芯片上的通道尺寸一般在微米级别，因此，样品在通道内的流速较快，大大缩短了检测时间。
2.POCT与微流控技术的结合便携式临床检测（POCT）是指在病人床旁或基层医疗机构进行的即时检测。
将微流控技术应用于POCT，可以实现样品的快速处理和检测，为临床医生提供及时、准确的诊断依据。
这种结合有助于提高医疗服务的质量和效率，尤其对于急诊和远程医疗场景具有重要意义。
3.微流控技术在POCT中的应用案例微流控技术在POCT中的应用案例包括：免疫层析法、酶联免疫吸附法、化学发光法等。
以免疫层析法为例，通过将抗原和抗体固定在微流控芯片上，实现对患者样本中的目标物质的检测。
这种方法具有灵敏度高、特异性强、检测速度快等优点。
4.微流控技术在POCT中的优势微流控技术在POCT中具有以下优势：（1）微流控芯片体积小、重量轻，便于携带和使用。
（2）检测速度快，一般可在数分钟内出结果。
（3）集成度高，一台设备可实现多种指标的检测。
（4）样品用量少，降低了对患者的侵入性。
（5）准确度高，有助于提高临床诊断的可靠性。
5.我国POCT微流控技术的发展现状与展望我国在POCT微流控技术领域取得了一定的成果，部分产品已达到国际先进水平。
然而，与国际领先企业相比，我国在POCT微流控技术研发、产业链完善、市场推广等方面仍有一定差距。
未来，我国应加大政策扶持力度，推动POCT微流控技术的发展，促进产业创新和升级。
总之，微流控技术在POCT中的应用为患者和医护人员带来了便捷和效益。
微流控技术在生物科学中的应用
微流控技术在生物科学中的应用微流控技术是一种新兴的生物学研究方法，通过微小的流体通道进行流体控制和精密操作，实现了对微尺度生命过程的研究。
微流控技术的发展和应用，对于深入了解生物学中的微小尺度生命现象，探索生命科学的奥秘，具有非常重要的意义。
微流控技术的原理是将生物样品注入到微通道中，通过控制流体的流动，实现对样品的精密操控和分析。
与传统的生物实验相比，微流控技术具有分析速度快、精密度高、自动化程度高等优点。
而这些优点也为微流控技术在生物科学中的应用提供了广阔的空间。
首先，微流控技术在细胞学方面的应用十分广泛。
目前，很多有关细胞的实验需要大量昂贵的试剂和复杂的设备，而微流控技术则可以便捷地实现对单个和多个细胞的分离、培养、诱导和定量分析。
此外，在基因编辑和细胞治疗领域，微流控技术也可以实现对细胞的高通量筛选和高通量转染，大大提高了基因编辑和细胞治疗的效率。
其次，在药物筛选领域，微流控技术也有着广泛的应用。
传统的药物筛选方法需要大量的试剂和人力成本，而微流控技术则可以通过精密控制药物的浓度和时间，实现快速、高效、精确地筛选出最有效的药物和组合。
这种方法可以大大缩短药物研发周期，提高研发效率和药品质量。
另外，在微生物学和蛋白质学领域，微流控技术也得到了广泛的应用。
微流控技术可以实现对微生物生长过程的实时监测和分析，探究微生物代谢和生长规律。
在蛋白质学研究方面，微流控技术可以通过高通量筛选和清洁化，实现对蛋白质结构和功能的深入探究。
虽然微流控技术在生物科学中的应用已经取得了很大的进展，但是同时也存在着诸多挑战。
首先，微流控芯片的生产成本较高，需要逐步降低成本；其次，在微流控技术中，样品要求的质量和体积较小，对于样品的获取和样品浓度的控制有一定的难度；最后，微流控技术的可操作性仍有待提高，需要进一步加强对微流控芯片的设计、制备和操作。
综上所述，微流控技术是一种具有广泛应用前景的生物学研究方法。
通过微小尺度系统的控制和分析，微流控技术可以深入了解生物学中微小尺度的生命现象，探索生命科学的奥秘，有望在生物医学、药物研发、化学分析等领域取得更大的突破。
微流控技术在生物医学中的应用研究
微流控技术在生物医学中的应用研究在当今生物医学领域，科技的飞速发展为疾病的诊断、治疗和研究带来了前所未有的机遇。
其中，微流控技术作为一项新兴的前沿技术，正逐渐展现出其巨大的应用潜力。
微流控技术是一种在微米尺度空间对流体进行操控的技术，它将生物、化学、医学等领域的分析过程集成到一块微小的芯片上，实现了对微量流体的精确控制和处理。
微流控技术在生物医学中的应用极为广泛，其中一个重要的应用领域是疾病诊断。
在传统的诊断方法中，样本采集、处理和分析往往需要多个步骤和大型仪器设备，不仅操作繁琐，而且耗时较长。
而微流控芯片能够将这些步骤集成在一个小小的芯片上，实现从样本进样、预处理到检测的一体化操作。
例如，在血液检测中，微流控芯片可以快速分离血液中的细胞和血浆，对特定的生物标志物进行高灵敏度和高特异性的检测。
对于癌症等疾病的早期诊断，微流控技术能够检测到极微量的肿瘤标志物，大大提高了诊断的准确性和及时性。
在药物研发方面，微流控技术也发挥着重要作用。
药物筛选是新药研发中的关键环节，传统的方法往往效率低下、成本高昂。
微流控芯片可以模拟人体器官的微环境，构建细胞培养的微体系，实现对药物的高通量筛选。
通过在芯片上培养细胞，并控制药物的浓度和作用时间，可以更准确地评估药物的疗效和毒性。
此外，微流控技术还能够用于药物的合成和控释，精确控制药物的释放速率和剂量，提高药物的治疗效果。
细胞研究是生物医学领域的重要课题之一，微流控技术为细胞研究提供了全新的手段。
通过微流控芯片，可以精确地控制细胞的生长环境，实现单个细胞的捕获、培养和分析。
这对于研究细胞的生理、病理过程以及细胞间的相互作用具有重要意义。
例如，在干细胞研究中，微流控技术可以模拟干细胞的微环境，促进干细胞的分化和增殖。
同时，还可以利用微流控技术对癌细胞的迁移和侵袭能力进行研究，为癌症的治疗提供新的思路和方法。
在免疫分析领域，微流控技术也有着出色的表现。
免疫反应是生物体抵御病原体入侵的重要机制，对免疫反应的检测对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
微流控芯片应用场景
微流控芯片应用场景微流控芯片是一种基于微纳米技术和流体力学原理设计的芯片，常常用于实现微小流体控制和化学反应的自动化。
微流控芯片具有大量优秀的特性，如小体积、高精度、快速响应等，在众多应用场景中发挥着重要作用。
医疗与生物学领域微流控芯片在医疗与生物学领域可应用于细胞生长、细胞分析、肿瘤诊断、药物筛选等等。
其应用场景主要包括以下几个方面：1、基于微流控芯片的PCR技术。
芯片上的微通道结构可以实现小分子混合和分离，这使得成功扩增和分离DNA序列成为可能。
2、流式细胞术。
微流控芯片可用于细胞类型、数量、状态的检测，可以实现自动化、高通量筛选，而且不需要大量的样品。
3、朊病毒筛选。
微流控芯片可以筛选不同的病毒突变体，以筛选出最具致病性的病毒。
4、基于微流控芯片的药物筛选平台。
微流控芯片可以模拟复杂的微环境，例如肿瘤周围组织环境，帮助研究员筛选更具有生理活性的化合物。
工业生产微流控芯片可用于各类生产中，该方面主要应用场景有以下几个方面：1、基于微流控芯片的化学反应控制。
微流控芯片中的小管道和微反应器可以实现微水平的混合及反应，其优点包括大幅减少反应液体积和方便的高通量产出。
2、高通量筛选合成材料。
微流控芯片可以通过纳米粒子合成的参数进行微观控制，可以快速高效地分析新型材料的性质，可以挖掘出众多冷门原子组合，并快速生产出可工业化的新型材料。
3、重金属药剂回收。
微流控芯片中的纳米颗粒可以帮助去除水中有害物质，例如有害的化工废水或重金属药剂，将其隔离、收集和浓缩起来，以便后续利用或处置。
能源领域微流控芯片在能源领域可应用于提高能源的利用效率，主要应用场景如下：1、新型电池材料的筛选。
微流控芯片可以快捷、高效地筛选新型电池材料，可以减少研发时间，降低研发成本，为电池行业的研发提供有效的手段。
2、基于微流控芯片的液态固体燃料电池。
微流控芯片可以协调重金属离子流体、钠离子电解质、电解液等等复杂的化学反应，开发出新型的清洁能源。
微流控芯片技术的原理及其应用
微流控芯片技术的原理及其应用随着生物医学技术的逐步发展，微流控芯片技术逐渐成为研究生物科学领域的重要工具。
微流控芯片技术是一种将液体微小化的技术，通过微通道和微结构控制液体的流动，从而实现对微小的流体样本的操控和分析。
本文将详细介绍微流控芯片技术的原理和应用。
一、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术是一种基于微纳米尺度结构和微通道的流体控制技术。
它通过制造微通道和微结构，将液体分割成非常微小的体积，从而控制和操作微小的流体体系。
微流控芯片可以分为两个部分：微通道和微结构。
微通道是用于控制微小液滴和海绵多孔的通道系统。
海绵多孔是指微通道中的特殊结构，可以用来创建离散液滴或分隔通道。
微流控芯片通过这些微通道和微结构来控制微小液滴或微小的液体分散体系。
对于微流控芯片来说，微小液滴是非常重要的元素。
微小液滴是由小于100微米的液体球体组成的。
由于它们是液体，所以微小液滴之间可以互相合并，而且通过电极可以控制液滴的聚合和分离状态。
在微流控芯片中，微小液滴通常是由吸头和压力控制系统产生的。
微流控芯片技术的原理一般分为三个步骤：样品输入、反应和检测。
首先，将样品输入到微流控芯片上。
其次，样品会经过一系列的反应过程，例如混合、稀释、分隔等等。
最后，对反应后的产物进行检测。
二、微流控芯片技术的应用微流控芯片技术在生物医学领域中有着广泛的应用。
它能够用于细胞分数、免疫分析、基因测序等方面的研究。
下面将具体介绍微流控芯片技术的应用。
1、细胞分数微流控芯片技术可以用于隔离细胞并分析细胞中的生物大分子。
这种技术通过一个海绵多孔来将细胞定位在特定位置，并将细胞从其他细胞中隔离出来。
这种技术对于医学研究很有价值，可以用来研究细胞的分子成分和机制，在探索生物性能和疾病诊断方面具有广阔的应用前景。
2、免疫分析免疫分析是一种常用的免疫学方法。
在传统的免疫分析中，技术人员需要进行样本的制备和处理，这个过程常常需要耗费大量的样品和试剂。
微流控技术在医学领域的应用
微流控技术在医学领域的应用微流控技术是一种能控制液体和生物微小颗粒流动的技术，它能将微小的生物样本分离、分析和处理，应用在医学领域，可以提高医学诊断和治疗的效率，减少医疗过程对人体的伤害和损失。
下面将详细介绍微流控技术在医学领域的应用。
一、微流控芯片用于体液分析微流控芯片是一种类似于实验室芯片的小型化实验平台，由微型通道、控制单元和检测单元组成，其中微型通道内定向流动的液体或生物颗粒，由控制单元和检测单元进行控制和测量。
在体液分析方面，微流控芯片可以用来分析血液、尿液、唾液等液体中的生物标记物和细胞。
在血液分析方面，微流控芯片可以用于快速、精确地检测血液中的白细胞、红细胞、血小板和血清中的分子。
通过微流控技术，可以将血液样本传输到微型通道中，然后使用各种化学试剂和检测方法进行分析。
在尿液分析方面，微流控技术可以用于分析糖尿病、泌尿系统疾病和肾功能异常等疾病的标志物。
此外，微流控技术还可以用于分析唾液和各种分泌液中的细胞和蛋白质，用来检测口腔疾病、消化系统疾病和其他疾病。
二、微流控技术在筛查和诊断疾病中的应用微流控技术可以用于快速、准确地筛查疾病和进行诊断。
例如，在流感筛查方面，微流控技术可以用于捕获和检测流感病毒的核酸，并且可以在30分钟内确定是否存在病毒感染。
在临床诊断方面，微流控芯片可以通过口腔黏膜拭子等方式采集样本，对菌群进行检测，判断口腔中可能存在的疾病和症状。
另外，微流控技术还可以在细胞分离、细胞培养和细胞检测方面应用。
通过将微小的细胞样本传输到微型通道中，可以实现细胞自动化分离和培养，使得研究者们更容易观察和控制细胞的生长和发育，对于研究病理生理的机制和催化新药的研究具有重要意义。
三、微流控技术在组织工程和干细胞研究中的应用组织工程是一种将人工物质与细胞融合，创造出各种组织和器官的技术。
在组织工程方面，微流控技术可以被用来准确控制细胞、生长因子和基质的构建。
通过微流控芯片的控制，可以精确地构建3D结构的人工组织和人工器官，如肝脏、胰岛等。
微流控技术在生物医学中的应用
微流控技术在生物医学中的应用在当今生物医学领域，各种先进技术不断涌现，为疾病的诊断、治疗和研究带来了新的希望。
其中，微流控技术作为一项具有巨大潜力的创新手段，正逐渐展现出其独特的优势和广泛的应用前景。
微流控技术，简单来说，是一种能够精确操控和处理微小流体的技术。
它在微米甚至纳米尺度的通道中对流体进行控制、混合、分离和检测，其核心在于利用微小的通道和结构来实现复杂的生物化学过程。
在疾病诊断方面，微流控技术发挥着重要作用。
例如，在癌症早期诊断中，传统方法可能存在灵敏度不够高、检测时间长等问题。
而微流控芯片可以集成多种检测功能，实现对肿瘤标志物的高灵敏、快速检测。
通过在微通道内设计特定的抗体捕获区域，能够从少量血液样本中精准捕捉到微量的肿瘤标志物，大大提高了诊断的准确性。
同时，微流控技术还可以用于病原体的检测，如细菌、病毒等。
它能够快速分离和富集病原体，提高检测效率，为疾病的早期发现和及时治疗提供有力支持。
在药物研发领域，微流控技术也带来了诸多变革。
药物筛选是新药研发中的关键环节，传统方法往往需要大量的试剂和样品，成本高昂且效率低下。
微流控芯片可以创建微小的细胞培养环境，模拟体内的生理条件，从而更准确地评估药物对细胞的作用。
研究人员可以在芯片上同时进行多个药物浓度和组合的测试，大大提高了筛选的效率和准确性。
此外，微流控技术还可以用于药物释放的研究。
通过精确控制微通道内的流体流动，模拟药物在体内的释放过程，为优化药物制剂提供重要依据。
微流控技术在细胞研究方面也具有独特的优势。
细胞的培养、分选和分析对于理解细胞的生理和病理过程至关重要。
微流控芯片可以提供精确的细胞培养环境，控制细胞的生长和分化。
利用微流控的分选功能，可以根据细胞的大小、形态、表面标志物等特征，快速分离出特定类型的细胞，用于后续的研究和治疗。
在细胞分析方面，微流控技术能够实时监测细胞的代谢、分泌等生理活动，为细胞生物学研究提供更深入的信息。
微流控单细胞分选
微流控单细胞分选摘要：一、微流控单细胞分选的背景和意义二、微流控单细胞分选的方法1.利用细胞的物理性质进行细胞筛选2.利用势能进行细胞分离3.简单实用的十字芯片方法三、微流控单细胞分选的应用领域1.生物治疗和诊断2.工业育种和酶定向进化3.合成生物学四、微流控单细胞分选的发展前景正文：一、微流控单细胞分选的背景和意义微流控技术是一种在微小尺度下对流体进行操控和控制的技术，其应用广泛，包括生物医学、化学、物理等领域。
在生物医学领域，微流控技术被广泛应用于细胞分选，尤其是单细胞分选。
单细胞分选在生物治疗、诊断、工业育种、酶定向进化和合成生物学等领域具有重要意义。
二、微流控单细胞分选的方法1.利用细胞的物理性质进行细胞筛选：这种方法主要利用细胞的大小、形状、密度等物理性质，通过微流控芯片的设计，将不同类型的细胞分离。
这种方法简单易行，但是分选效果可能受到细胞物理性质的差异影响。
2.利用势能进行细胞分离：这种方法通过在微流控芯片中设置势能场，利用细胞的表面性质和势能场的相互作用，将不同类型的细胞分离。
这种方法的分选效果较好，但是需要对细胞的表面性质有深入了解。
3.简单实用的十字芯片方法：这种方法利用微流控芯片中的十字结构，将细胞引导到不同的出口，从而实现细胞分离。
这种方法简单实用，适合于对细胞分选效果要求不高的场合。
三、微流控单细胞分选的应用领域1.生物治疗和诊断：微流控单细胞分选技术在生物治疗和诊断领域具有重要应用，可以用于分离和纯化特定的细胞类型，提高治疗效果和诊断准确性。
2.工业育种和酶定向进化：微流控单细胞分选技术可以用于筛选和纯化具有特定性质的微生物细胞，从而实现工业菌株的快速筛选和酶的定向进化。
3.合成生物学：微流控单细胞分选技术在合成生物学领域也有广泛应用，可以用于组装和纯化合成生物学中的生物元件，从而实现生物电路和生物系统的设计和构建。
四、微流控单细胞分选的发展前景随着微流控技术的不断发展和应用，微流控单细胞分选技术在未来将具有更广泛的应用前景。
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基于微流控的细胞操纵技术
专业： 集成电路工程 课程： 微型电子机械系统 学号： 2014021628 姓名： 老师： 秦水介
中国﹒贵州﹒贵阳 2015年 4月 基于微流控的细胞操纵技术 摘 要： 细胞操纵技术是目前细胞生物学、微系统科学及药物筛选等学科交叉
领域的一个研究热点，能够对不同种类的细胞进行有效的操纵，一直是学术界所面临的重要问题。随着微流体技术的不断发展，微流体芯片正在越来越广泛地应用在细胞操纵的领域。本文从微流体的技术特点出发，结合现有的传统细胞操纵技术，以及其与微流体技术的对比，对微流体在细胞操纵领域的应用和发展作综述性介绍 关键词：细胞操纵；微流控芯片；介电泳；免疫磁珠；光镊
引 言 细胞是生物体和生命活动的基本单位，细胞操纵对于细胞结构和功能的研究、生命活动规律和本质的探索、疾病的诊断与治疗、药物的筛选与设计等都具有十分重要的意义。针对细胞研究应用而生的细胞操纵技术一直是国内外研究的热点，其中包括诸如介电泳法、电阻抗法、免疫磁珠法、力学特性法等一系列有效方法。然而，现存的方法或仪器中，或多或少都存在着各种各样的缺点。 随着微纳米技术和微流体技术的发展，细胞操纵技术正在朝着更精细的操作方式发展。微流体是一种可以操作微量级至10-9到10-18升液体的微小器件，在微流体芯片上往往集成有许多细小的流道，以便液体通过以及进行操作。由于在微流控芯片中对于细胞的研究更接近细胞在体内的真实状态；同时，微流控芯片具有分离效率高、分析速度快、分离模式多、所需样品少、应用范围广、自动化程度高等优点。这一系列的优点都使得它在时间和空间上为分子和细胞的分离、纯化、分析提供了更好的方法。 1 细胞操纵技术难点及要求： 归纳起来，对细胞操纵主要有如下要求： 1) 对细胞本身的伤害比较小，确保细胞的原生性状； 2) 对细胞的分离精确，分离识别率高； 3) 所需要的细胞数目少，或者是在一种较大量的细胞中分离出较小量的细胞； 4) 成本低，操作简便，易于临床使用。 2 传统细胞操纵方法 类型 方法 概述 细胞粘性 利用细胞表面糖蛋白的变化进行检测和分离 化学方法 免疫磁珠 MACS Microbeads 特异性标记 牵拉形变 通过对细胞施加梯度切应力改变细胞迁移速度 非电学物 大小、体积 不同细胞的基本物理属性，图像法判别 理方法 运动特性 细胞在层流中的运动特性的不同 密度梯度离心 percoll连续密度梯度分离法 流式细胞仪 荧光标记法 电学方法 阻抗法 高频交流电下细胞阻抗的特异性 介电泳 介电常数较低的物体在非匀强电场中的受力现象 3 微流控细胞操纵技术 3.1 微流控技术简介 微流体系统是微机电系统(MEMS)技术的关键领域之一，是指能在微观尺寸下实现对复杂流体的控制、操作和检测的系统，包括微传感器、微通道、微泵、微阀等元件，是微流控技术的核心部件。由于釆用微流体系统的控制单元可实现细胞探测物的原位分析，与传统检测方法相比，有更短的响应时间，并且所用的待测细胞溶液与反应试剂用量更低，现已成为用于细胞状态分析、基因研究、药物蹄选等方面研究非常重要的一种分析手段。此外，由于在现有技术水平下的微流道尺寸与细胞的特征尺寸有良好的相容性，可利用微流体系统高度模拟及还原一个体内细胞生存的微环境，这大大提高了细胞探测的准确度和可靠性。因此，微流体系统的设计与实现对研究细胞形态及疾病病理研究有重要的现实意义，成为细胞及单细胞实时检测的新研究方向。 3.2 微流体运动的主要限制因素 在MEMS结构器件中，牛顿力学理论仍适用于多个物理场分析中，然而随着尺寸的缩小，宏观与微观领域的物理规律却不尽相同，使影响宏观系统中比较重要的参数、物理性质在微观领域不再是主导因素，其影响因素的相对重要性在两种领域发生了变化。从而在微尺度下，微流体系统的特性与宏观情况下相差甚 远。下面总结了几点影响微流体流动的主要限制因素。 3.2.1 尺度效应 在微流体系统中,作用于流体上的力不再是宏观物理现象中的长度等特征因素，而是体积力与表面力。随着尺度的减小，微流体的体积不断缩小，起主导作用的体积力变换为表面力，在表面力作用不断加强的情况下，表面力将起主要作用，在微小机械器件中，这一特性可能会使流体的连续性几乎完全失效。从而导致了作用于宏观和微观系统的各影响因素对流体产生的影响程度主次排列顺序会有较大差异，如受几何力而产生的尺寸和形状变化、材料的物理特性、几何结构的变化等因素的影响程度会在不同情况下发生变化，从而使所运用的物理规律也就不同。 3.2.2 表面张力 液体表面的分子受气体分子的作用，有向内部收缩的趋势，从而表现出表面张力特性，表面张力的大小用表面张力系数表示，在宏观条件下，通常可以忽略不计，但在微观条件下，表面张力是一个重要影响因素。 以水在毛细管流动为例，当毛细管中进入一个气泡，为了使水能沿毛细管流动，需施加压强(指克服沿程损失所需施加的压强，不包括在出口处的净压强)，当气泡在毛细管运动时，产生的两个表面张力水平分量是不等的，这样需要由两边的压力差来平衡，从而大大增加了沿程损失，因此，在微米尺度条件下，表面张力是影响微流体特性的一个主要因素。 3.2.3 流体粘度特性 在宏观条件下，若温度相差不大，流体粘度一般不变，粘度只与流体本身性质有关，在微观条件下，流体粘度受多方面因素的影响。流体在不同截面形状的微管道中流动时，粘度各不相同，而且粘度与温度、压强有关。目前尚不能用量化方式准确表达粘度与各种因素的关系，但由于粘度成为管道尺寸、截面形状、温度、压强等的函数，在N-S方程中，不能把粘度认为是常量，用N-S方程来解释微流体特性需要严格限制其应用条件。 3.2.4 表面粗糙度 表面粗糙度是影响微流体流动的又一重要因素，宏观流体中管道侧壁的粗糙度对流动特性影响甚小，起主要影响作用的是流体中的分子间作用力，有为了简 化分析模型，甚至可以将粗糙度对流体的作用忽略不计。但是，对于微观流体而言，由于尺寸的减小，不平整的侧壁会对流体间分子相互作用产生影响进而对流动效果造成影响。因此，对于微观流体要考虑管壁粗糙度对流体运动的影响，随着微流动的流体分子与管壁面的作用力增大，这一因素成为影响微流体、流动性质的主导参数。 3.2.5 边界层滑移 在流体动力学中，由于满足管壁的无滑移边界条件，通常认为运动在管道中的流体的速度分布是沿着管道的巾心轴方向依次增加的。微观尺度不同于宏观流体情况，侧壁边界会对微流体产生显著影响。在微观范围内，固体的边界无滑移条件应分情况讨论：1nm~1μm的尺寸之间，静电力起主导作用；1μm~1mm的尺寸之间，流体与侧壁的相互影响和挤压而造成的沿程损失起主导作用。 3.3 微流控技术在细胞操纵领域的应用 3.3.1 基于介电泳的细胞操纵微流控技术 介电泳(DEP)，也称双向电泳，是介电常数较低的物体在非匀强电场中受力的现象。介电力大小与物体是否带电无关，与物体的大小、电学性质、周围介质的电学性质，以及外加电场的场强、场强变化率、频率有关。 由于介电泳成本低，科学上正在研究用介电泳来操作细胞、DNA、蛋白质等，以此来取代光探针(optical tweezer)或磁探针(magnetic tweezer)。该方法非常适用于具有明显临界频率特征的两种类型生物粒子分离，即在临界频率下，一种类型的粒子受到正的介电泳力，粒子向电极方向移动；另一种类型的粒子受负的介电泳力，粒子向远离电极的方向移动，从而实现生物粒子的分离。 DEP的优点是易与流体系统结合、不须标定、对少见的细胞有高选择性。但传统的DEP分离系统的步骤操作是非连续的，且受限于DEP作用范围小，主要应用在流场中偏移细胞，往往限制了其操作效率及需要复杂的流体装置，且目标细胞因DEP力作用容易困在电极上，不易将其释放，进而造成了目标细胞长期暴露在高电场的作用之下。为改进传统DEP细胞分离的缺点，许多研究以交替的流体系统、鞘流、改变电极形状、柱状数组与三维分布的电极为基础，发展了连续的细胞分离装置，虽然目标细胞的释放问题因此有所改善，但仍需复杂的流体装置，也限制了其分离的产率。 3.3.2 使用免疫磁珠进行细胞操纵的微流控技术 免疫磁珠细胞分选方法可以在几分钟内从复杂的细胞混合物中分离出很高纯度的细胞。把细胞用超级顺磁性的MACS微型磁珠(MACS Micro Beads)特异性地标记，磁性标记完后，把这些细胞通过一个放在强而稳定磁场中的分选柱。分选柱里的基质造成一个高梯度磁场。被磁性标记的细胞滞留在柱里而未被标记的细胞则流出。当分选柱移出磁场后，滞留柱内的磁性标记细胞就可以被洗脱出来，这样就完全可以获得标记和未标记的两个细胞组份。 免疫磁珠法分离细胞是基于细胞表面抗原能与连接有磁珠的特异性单抗相结合，在外加磁场中，通过抗体与磁珠相连的细胞被吸附而滞留在磁场中，无该种表面抗原的细胞由于不能与连接着磁珠的特异性单抗结合而没有磁性，不在磁场中停留，从而使细胞得以分离。 此外，这一磁性分离系统除了具有抗原抗体特异性配对的优点之外，还具有收集待测物的功能，标定的细胞在外加磁场消失之后，可以随流体流出并且进行收集。免疫磁珠的方法目前已经发展成为大型平台。然而，此方法不能同时收集多种细胞，而且磁力对细胞的伤害较大，是该种方法的缺点。 3.3.3 利用激光光镊进行细胞操纵 光子具有动量，当一束高度汇聚的激光束照射在微粒上时，由于微粒对光的折射、反射和吸收将产生一个非常小的梯度力，这个梯度力将微粒束缚在激光焦点附近，起到了一个光学陷阱的作用。Ashkin.A首次报道了用该项技术无损伤地捕获细胞的实验，并称之为“光镊”。初步研究表明：由于光镊的特点，其在分子生物学、免疫学、细胞工程、基因工程等方面具有广泛的应用前景。利用光镊技术可以实现对活细胞细胞器固定、悬浮和分选，对染色体的捕捉，对活的细胞内部的微粒进行精确的重新定位；光镊技术还可以用来进行基因导入，进行细胞融合等操作。 激光光镊操作技术具有非接触、对样品无污染、操作精度高等优点。然而，在光镊直接用于捕获和操作生物细胞时，对被捕获细胞施加的光学损伤阻碍了光镊的发展。研究发现，可以通过选择一些近红外激光，如Nd:YAG (波长1064 nm)，Nd:YLF，二极管或Ti:sapphire作为激光源来减小光镊对细胞的光学损伤作用。除了这些方法，在光学捕获中，可以使用两个发散光束而不是一个高度集中的光