- 文献综述
一、研究背景
表型相同的细胞在基因表达、代谢物或离子的浓度、对外界刺激的响应模式等方面均存在较大的个体差异。但是受分析和检测方法的限制,传统的细胞分析得到的往往是大量细胞的平均结果,忽视或掩盖了单细胞间的个体差异。单细胞水平的研究能得到更加丰富准确的信息,因此,近年来单细胞分析得到越来越多的关注。微流控芯片技术自上世纪九十年代起开始发展，在本世纪初开始得到国家的支持，发展迅速。与传统的单细胞水平技术相比，微流控芯片最为显著的优点就是：微型化、集成化和自动化，它可以在微小的平台上实现功能模块的集成。该技术已经被应用到许多领域，而且起到了十分重要的作用，可以说微流控技术正在逐渐改变我们的时代，打破了常规生化实验室设备大型、操作繁琐的传统，将生化分析技术推向小型化、功能化的历史新高度。
二、课题研究内容
微流控芯片也称作芯片实验室，以微电子加工和微机电加工技术为背景依托，是一种把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选等基本操作单元集成或基本集成到一块或几块几平方厘米甚至更小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的技术平台。
微滴操控技术一般是指将两种不相融的流体，如水和油，其中一种作为连续相，另一种作为分散相微液滴体积单元(10-5—10-15mL)，并利用微流控技术，控制两相流动行为，以实现微液滴的生成、输运、分裂、融合、分选、定位和捕获等控制功能。该技术下生成的封装单细胞的液滴充当了微型处理器的功能，具有多种优良特性，如通量高、体积小、快速混合、重复性好、单分散度高、传热传质性能佳。已经应用于细胞和酶的定向进化、遗传物质的分析、突变体库的筛选等方面。
液滴发生的本质是乳化现象，产生于不相容的物质之间，有单层乳化和多层乳化。在微通道液滴融合过程中，两个或多个微液滴接触并融合在一起。融合过程中需要克服液滴之间流体薄膜的表面张力作用，并使得液滴界面失稳才能实现融合。根据液滴发生过程中两种不相容物质所处的角色不同，分别称之为连续相和不连续分散相，分散相就是被分散成液滴的物质，连续相是充当液滴载体的物质。就单层乳化而言，一般根据分散相属于水相或油相的不同，可分为O/W，W/O型液滴。O/W型液滴是指以油相为分散相，水相为连续相形成的油滴。W/O型液滴一般是以水相为分散相，油相为连续相产生的水滴。
目前在微流控芯片内液滴的生成方式主要有：T型通道法和流动聚焦法。其中T型通道法结构简单，是最早生成液滴的通道构型。通常是T型结构通道内分散相流动的孔道垂直插入连续相流动的主孔道，两相在孔道交叉处形成界面，随着流体流动，分散相尖端流进主通道。流动聚焦法中，十字通道的中间为分散相，两边为连续相中间为分散相，两边为连续相是使连续相流体从交叉处两侧来“挤压”分散相流体前沿，并利用液体前沿下游处通道的“颈状”结构，使该分散相流体前沿在剪切力作用下发生收缩，从而形成离散液滴，液滴的大小与油水两相的流速和芯片两相交叉处的尺寸有关。除两种主要生成方式以外，我们还可以根据试验要求，微滴尺寸要求，自己设计通道宽度，形状等。
T型通道法 流动聚焦法
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