微流控的發展歷程及前瞻

　　從Manz和Widmer等人采用芯片實現了此前一直在毛細管內完成的電泳分離，于1990年首次提出微型全分析系統(Miniaturized Total Analysis System，(μTAS)的概念，到1995年首家從事微流控芯片技術的Caliper Life Sciences公司成立，90年代中期，美國國防部提出對士兵個體生化自檢裝備的手提化需求催生了世界范圍內微流控芯片的研究；在整個90年代，微流控芯片更多的被認為是一種分析化學平臺，因此，原則上，微流控芯片作為一種“微全分析”技術平臺可以應用于各個分析領域，如生化醫療診斷、食品和商品檢驗、環境監測、刑事科學、軍事科學和航天科學等重要應用領域，其中生物醫學分析是熱點。

　　2000年左右G. Whitesides等關于PDMS軟刻蝕的方法在Electrophoresis和Analytical Chemistry上發表，再到Quake等以“微流控芯片大規模集成”為題在Science上發表文章，2001年，“Lab on a Chip”雜志創刊，它很快成為本領域的一種主流刊物，引領世界范圍微流控芯片研究的深入開展。接下來的2003年，微流控技術被Forbes雜志評為影響人類未來15件最重要的發明之一。Business也在2004年把微流控技術譽為“改變未來的七種技術之一”。2006年7月Nature雜志發表了一期題為“芯片實驗室”專輯，從不同角度闡述了芯片實驗室的研究歷史、現狀和應用前景，并在編輯部的社評中指出：芯片實驗室可能成為“這一世紀的技術”。至此，芯片實驗室所顯示的戰略性意義，已在更高層面和更大范圍內被學術和產業界所認同。

　　這些里程碑式的工作使學術界和產業界看到了微流控芯片超越“微全分析系統”的概念而發展成為一種重大的科學技術的潛在能力。例如，利用微流控芯片作為一種微反應器，通過在微流控芯片上開展組合化學反應或結合液滴技術，有望用于藥物合成與篩選，或納米粒子、微球、晶體等的高通量、大規模制備，甚至形成一種“芯片上的化工廠或制藥廠”；還有利用微流控芯片的集成功能來制作器官芯片，用于仿真人體器官中的最小功能單元，實現藥物或化學物質在非活體環境（in vitro）中，研究活體環境（in vivo）的交互反應，是一種用于了解、評估疾病、藥物、化學物質與食物等對人類影響的3D芯片設備。而“器官芯片”這一技術在2016年的達沃斯論壇上入選了年度十大新興技術之一，被譽為與新燃料電池和無人駕駛汽車齊名的新興技術。同時微流控芯片以其強大的應用范圍（生物醫學、藥物篩選、運動競技、國防科技、司法鑒定、食品安全、環境監測）成為了是當代極為重要的新興科學技術平臺和國家層面產業轉型的潛在戰略領域。在2016年7月國家國務院印發的《“十三五”國家科技創新規劃》中李克強總理明確提出“體外診斷產品要突破微流控芯片、單分子檢測等關鍵技術，開發全自動核酸檢測系統等重大產品，研發一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫療機構的高精度診斷產品”。而來自中國大連化物所的林炳承研究院于2006年7月《微流控芯片實驗室》序中也說道“時至今日，微流控芯片的研究早已超出了學術界的范疇，它很可能成為信息科學和生命科學之間溝通的橋梁，在未來五年、十年或者十五年中發展成一種舉足輕重的產業，大幅度改善人類生存的質量，影響人類的未來”。

　　更加鼓舞人心的是，在近期，FDA與Emulate, Inc. 簽訂了題為“可將Organs-on-Chips技術作為毒理學測試平臺，用于對影響人類的健康和安全的研究”的協議，這意味著，在美國，器官芯片對新藥篩選的結果的得到了FDA的承認，也就是說在藥物篩選階段可以直接跳過活體動物這個環節，可直接在器官芯片上進行，這一協議也充分說明了微流控芯片以后對世界的重大影響和戰略性意義。