什么是微流控？微流控就是利用數(shù)十到數(shù)百微米尺寸的孔道來操控微量液體（10-9~10-18L）流動的系統(tǒng)科學(xué)與技術(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。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。

作為一項(xiàng)技術(shù)，微流控似乎好到難以置信：它有太多的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)很少（至少在主要的分析應(yīng)用中是這樣）。但它仍未被廣泛應(yīng)用。什么原因呢？為何大多數(shù)生化實(shí)驗(yàn)室至今仍并未配備“實(shí)驗(yàn)室芯片”？為何醫(yī)院并未使用微流控檢測系統(tǒng)來監(jiān)測病人的病況？芯片與任何遠(yuǎn)程的東西交互存在一定問題，更不用說將具有全功能樣品前處理、檢測和微流控技術(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)時所遇到的噴射問題，與大尺度的液相色譜相比，更加困難。但我們相信，微流控將成為分子分析（也可能合成）的主要手段：它所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢很吸人眼球。

微流控領(lǐng)域有四個起源：分子分析，生物防御，分子生物學(xué)和微電子學(xué)。

第一是分析。微流控的遠(yuǎn)祖是微分析法——?dú)庀嗌V（GPC）、高壓液相色譜（HPLC）和毛細(xì)管電泳（CE）——在毛細(xì)管形式上是革命性的化學(xué)分析方法。這些方法（結(jié)合了光學(xué)檢測），僅用非常少量樣本，就可能同時獲得高靈敏度和高分辨率。使用這些成功的微分析方法，似乎可以開發(fā)新型、更加簡單緊湊、更加多功能化的分析模式，還可以開發(fā)其在化學(xué)、生物化學(xué)上的應(yīng)用。

第二個推動微流控發(fā)展并走向?qū)嵱玫膭恿κ抢鋺?zhàn)以后，美國如何應(yīng)對主要軍事強(qiáng)敵和恐怖威脅。為了應(yīng)對這些威脅，美國國防部國防高級研究計(jì)劃局于上世紀(jì)90年代支持了一系列的項(xiàng)目，旨在開發(fā)一個可用于檢測化學(xué)和生物威脅的現(xiàn)場部署即用微流控系統(tǒng)。該項(xiàng)目是學(xué)術(shù)領(lǐng)域微流控技術(shù)得以迅速發(fā)展的主要動力。

第三個發(fā)展動力來自于分子生物學(xué)。上世紀(jì)80年代興起的基因組學(xué)探索，隨之其它與分子生物學(xué)相關(guān)的微分析領(lǐng)域的進(jìn)步，例如高通量的基因測序，都呼喚比當(dāng)時已經(jīng)在生物學(xué)上反復(fù)研究的方法具有更高通量、更高靈敏度和分辨率的新分析方法的產(chǎn)生。而微流控提供了一條解決這些問題的途徑。

第四個動力來自于微電子學(xué)的發(fā)展。最初設(shè)想是將光刻、硅微電子和微機(jī)電系統(tǒng)直接應(yīng)用于微流控系統(tǒng)。早期的一些微流體研究使用的材料是玻璃和硅，后來更多的使用高分子聚合物。在分析水樣中的生物樣品的時候，硅和玻璃制備的器件，往往不太合適。硅材料價格昂貴，而且不能透過可見光和紫外光，因此不能與傳統(tǒng)的光線檢測方法并用。而使用具有彈性的材料，比使用剛性的材料，更容易制備微分析系統(tǒng)所需要的組件，尤其是泵和閥門。而無論是硅還是玻璃，都不具備研究哺乳動物活細(xì)胞所需要的性能，尤其是透氣性。因此，微流控設(shè)備的開發(fā)并沒有復(fù)制硅微電子設(shè)備的模式。很多微流體系統(tǒng)的探索性研究是基于聚合物——例如聚二甲基硅氧烷（PDMS）——展開的。它的物理化學(xué)性能與硅有本質(zhì)的區(qū)別。PDMS在光學(xué)上是透明的，柔軟且具有彈性。無論P(yáng)DMS，還是工程學(xué)材料（例如聚碳酸酯或聚烯烴），誰終將廣泛使用于微流控設(shè)備中，還尚未定論。然而，對于PDMS的易用性測試，及其能夠在某些非常有用的組件（例如氣動閥門）上使用，都使它成為早期探索性研究和工程研究關(guān)鍵材料。微電子技術(shù)確實(shí)是微流控技術(shù)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)所在。由于硅和玻璃具有機(jī)械上的穩(wěn)定性，在納米流體研究（流體在納米尺寸——理想狀態(tài)下小于50 nm）的早期都曾被使用。