數(shù)字微流控也稱之為芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，在生命科學(xué)研究領(lǐng)域擁有眾多優(yōu)勢(shì)。包括其在便攜性方面的高潛力，以及(稀有或昂貴)試劑或樣品消耗量的顯著減少。其他顯著優(yōu)勢(shì)包括系統(tǒng)提供的高通量容量，以及因其尺寸小而不需要過多的功耗。具體如下：
數(shù)字微流控的優(yōu)勢(shì)：
1、減少試劑和樣本消耗
微流控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微升甚至納升級(jí)別液滴體積的控制，這種離散液滴的控制方式具有更強(qiáng)的靈活性，大大降低了試劑的消耗，提高了試劑和樣本的利用率。
例如，診斷測(cè)試只需要從病人身上取50微升血液(大約一滴雨滴大小)，即可進(jìn)行多個(gè)測(cè)試，這對(duì)于新生兒來說意義重大。
2、診斷速度快
可以控制亞微升大小的液滴，從而實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。這些液滴在全自動(dòng)系統(tǒng)中快速操作，快速出結(jié)果，提高了分析和檢測(cè)的效率。
3、并行執(zhí)行多項(xiàng)測(cè)試
可以進(jìn)行自動(dòng)化和程序化控制，液體的可編程控制允許在同一個(gè)芯片上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)分析，在一定程度上減少了人力的消耗和人為操作誤差的影響，降低了對(duì)技術(shù)人員的要求。
4、儀器成本低，占地面積小
芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，芯片具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，為高通量分析提供了研究基礎(chǔ)，因此由微流控驅(qū)動(dòng)的測(cè)試平臺(tái)不僅僅降低了試劑成本，對(duì)于芯片的設(shè)計(jì)和制造成本也有顯著的減少。
原理與工作方式：
1. 液滴生成與控制：
在數(shù)字微流控中，液體以微小的液滴形式存在。每個(gè)液滴在電極陣列上被單獨(dú)控制，電極通過施加局部電場(chǎng)產(chǎn)生電力(例如，電場(chǎng)或電極電壓差)，使液滴在表面上移動(dòng)。
主要使用的是電潤(rùn)濕效應(yīng)。在這種效應(yīng)中，液滴在不同電極上根據(jù)電場(chǎng)變化而改變接觸角，從而推動(dòng)液滴向特定方向移動(dòng)。
2. 電潤(rùn)濕效應(yīng)：
當(dāng)電壓施加在電極上時(shí)，液滴與電極表面的接觸角發(fā)生變化。如果電極上的電場(chǎng)強(qiáng)度足夠，液滴將朝電場(chǎng)方向移動(dòng)?？刂撇煌碾姌O，液滴就可以在整個(gè)芯片表面上按預(yù)定路徑移動(dòng)。
3. 液滴的控制操作：
搬運(yùn)：通過改變電極陣列的電壓，液滴可以沿著預(yù)定路徑移動(dòng)。這種移動(dòng)方式可以實(shí)現(xiàn)液滴的精準(zhǔn)搬運(yùn)。
合成與反應(yīng)：多個(gè)液滴可以在特定位置匯聚，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或其他操作。例如，通過在特定區(qū)域施加電場(chǎng)，液滴可以在特定位置合成或混合不同的試劑。
分離與分配：不同液滴可以通過調(diào)節(jié)電場(chǎng)進(jìn)行分離或分配?？蓪?shí)現(xiàn)高通量分配和樣品處理。
早期的生物芯片是基于DNA微陣列的思想，它是一塊玻璃、塑料或硅基板，其上的DNA(探針)碎片固定在微陣列上。類似于DNA微陣列，蛋白質(zhì)陣列是一種微型陣列，其中許多不同的捕獲劑(常見的是單克隆抗體)沉積在芯片表面上。它們用于確定生物樣品(例如血液)中蛋白質(zhì)的存在和/或數(shù)量。DNA和蛋白質(zhì)陣列的缺點(diǎn)是它們既不可重構(gòu)，也不能重組制造后可擴(kuò)展。目前，數(shù)字微流控已被描述為進(jìn)行數(shù)字PCR的手段。
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