在科學(xué)研究與工業(yè)生產(chǎn)的眾多場(chǎng)景中，精準(zhǔn)獲取具有代表性的微量樣品，是進(jìn)行后續(xù)分析與處理的關(guān)鍵前提。微流控取樣技術(shù)，作為一種前沿的分析技術(shù)，憑借其優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為眾多領(lǐng)域的得力助手，為微量分析工作帶來(lái)全新的變革。

一、技術(shù)原理剖析

微流控取樣技術(shù)的核心依托于微流控芯片，這類芯片通常由玻璃、硅、聚合物等材料制成，其內(nèi)部刻蝕有微米級(jí)別的通道網(wǎng)絡(luò) 。當(dāng)樣品溶液進(jìn)入微流控芯片的微通道時(shí)，會(huì)展現(xiàn)出與宏觀尺度截然不同的流體行為。在微通道內(nèi)，流體的流動(dòng)主要以層流為主，分子擴(kuò)散在物質(zhì)傳輸過(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)地位。通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)微通道的幾何形狀、尺寸以及流體的流速等參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樣品的精確操控，包括樣品的引入、混合、分離以及定量提取等操作。例如，利用微通道內(nèi)的流體層流特性，可以設(shè)計(jì)出特定的混合結(jié)構(gòu)，使不同樣品或試劑在微米尺度下實(shí)現(xiàn)高效且精準(zhǔn)的混合，為后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)或分析檢測(cè)創(chuàng)造良好條件。

二、技術(shù)特點(diǎn)解讀

1.樣品用量極少：在傳統(tǒng)的取樣和分析方法中，往往需要消耗大量的樣品。而微流控取樣技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)之一就是樣品用量極低，僅需微升甚至納升級(jí)別的樣品量，即可完成一系列的分析操作。這一特點(diǎn)在珍貴樣品分析、臨床微量樣本檢測(cè)等場(chǎng)景中具有價(jià)值。例如，在一些罕見(jiàn)病的臨床診斷中，患者能夠提供的血液或組織樣本量極為有限，微流控取樣技術(shù)能夠充分利用這少量的樣本，獲取準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，為疾病診斷和治療方案的制定提供關(guān)鍵依據(jù)。

2.高靈敏度與高分辨率：微流控芯片的微米級(jí)通道結(jié)構(gòu)極大地增加了樣品與檢測(cè)界面的接觸面積，同時(shí)縮短了物質(zhì)傳輸距離，使得檢測(cè)靈敏度大幅提高。此外，微流控技術(shù)能夠?qū)悠愤M(jìn)行精細(xì)處理和分離，有效減少干擾物質(zhì)的影響，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率的分析檢測(cè)。以生物分子檢測(cè)為例，微流控芯片可以將復(fù)雜生物樣品中的不同分子進(jìn)行高效分離，并對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行特異性檢測(cè)，能夠檢測(cè)到極低濃度的生物標(biāo)志物，為早期疾病診斷和生物醫(yī)學(xué)研究提供了有力手段。

3.快速分析與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：微流控芯片內(nèi)部的微通道尺寸微小，樣品在其中的傳輸和反應(yīng)速度極快。這使得微流控取樣技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成樣品的處理和分析過(guò)程，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。而且，通過(guò)與合適的檢測(cè)設(shè)備相結(jié)合，如光學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器等，可以對(duì)樣品的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取動(dòng)態(tài)變化信息。例如，在環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，利用微流控取樣技術(shù)能夠快速對(duì)水樣或氣樣中的污染物進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)反饋污染物濃度的變化情況，為環(huán)境污染的及時(shí)預(yù)警和治理提供支持。

4.集成化與便攜化：微流控芯片具有高度集成的特點(diǎn)，可以將樣品預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等多個(gè)功能模塊集成在一塊小小的芯片上，形成一個(gè)微型化的分析實(shí)驗(yàn)室，即 “芯片實(shí)驗(yàn)室"。這種集成化設(shè)計(jì)不僅減少了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度，還降低了外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。同時(shí)，基于微流控技術(shù)開(kāi)發(fā)的分析設(shè)備通常體積小巧、功耗低，便于攜帶和現(xiàn)場(chǎng)使用。例如，一些便攜式的微流控血糖檢測(cè)儀，患者可以隨時(shí)隨地進(jìn)行血糖檢測(cè)，操作簡(jiǎn)便且檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，大大提高了患者的生活質(zhì)量和疾病管理的便利性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域探索

1.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

（1）疾病診斷：在臨床診斷中，微流控取樣技術(shù)可用于多種疾病的早期篩查和診斷。例如，通過(guò)對(duì)血液、尿液等生物樣本中的生物標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥、心血管疾病、傳染病等疾病的快速準(zhǔn)確診斷。以循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）檢測(cè)為例，CTC 是腫瘤在生長(zhǎng)過(guò)程中釋放到血液循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞，其檢測(cè)對(duì)于癌癥的早期診斷、預(yù)后評(píng)估和治療監(jiān)測(cè)具有重要意義。由于 CTC 在外周血中含量極低，傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)高效捕獲和檢測(cè)。而基于微流控技術(shù)的 CTC 捕獲芯片，利用微通道內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)和表面修飾，能夠根據(jù) CTC 與血細(xì)胞在物理性質(zhì)及表面標(biāo)志物上的差異，實(shí)現(xiàn)對(duì) CTC 的高效、高純度捕獲和檢測(cè)，為癌癥的精準(zhǔn)診斷和個(gè)性化治療提供關(guān)鍵信息。

（2）藥物研發(fā)：在藥物研發(fā)過(guò)程中，微流控取樣技術(shù)可用于藥物篩選和藥效評(píng)價(jià)。通過(guò)構(gòu)建微流控細(xì)胞培養(yǎng)模型，模擬人體生理環(huán)境，將不同的藥物作用于培養(yǎng)的細(xì)胞，利用微流控芯片對(duì)細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝產(chǎn)物等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，快速篩選出具有潛在藥效的藥物，并評(píng)估藥物的療效和安全性。這種基于微流控技術(shù)的藥物研發(fā)平臺(tái)，能夠減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的使用，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，加速新藥的研發(fā)進(jìn)程。

2.環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

（1）水質(zhì)監(jiān)測(cè)：微流控取樣技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。它可以對(duì)水體中的各種污染物，如重金屬離子、有機(jī)污染物、微生物等進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。例如，利用微流控芯片結(jié)合電化學(xué)檢測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水中重金屬離子的高靈敏度檢測(cè)，檢測(cè)限可達(dá) ppb（十億分之一）級(jí)別。同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)特定的微通道結(jié)構(gòu)和反應(yīng)體系，還可以對(duì)水中的有機(jī)污染物進(jìn)行富集和降解，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的定性和定量分析。此外，微流控芯片還可用于水中微生物的檢測(cè)和計(jì)數(shù)，通過(guò)微流控免疫分析技術(shù)，能夠快速檢測(cè)出水中的致病菌，保障飲用水的安全。

（2）大氣監(jiān)測(cè)：在大氣污染監(jiān)測(cè)中，微流控取樣技術(shù)可用于采集和分析空氣中的有害氣體、顆粒物以及生物氣溶膠等。例如，通過(guò)設(shè)計(jì)特殊的微流控氣溶膠采樣器，能夠高效采集空氣中的生物氣溶膠，并對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的分析鑒定。利用微流控芯片對(duì)采集到的生物氣溶膠進(jìn)行核酸擴(kuò)增和檢測(cè)，可以快速確定生物氣溶膠中微生物的種類和濃度，為空氣質(zhì)量評(píng)估和疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供重要依據(jù)。同時(shí)，微流控技術(shù)還可用于對(duì)空氣中有害氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)與氣體傳感器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等有害氣體的快速檢測(cè)和濃度監(jiān)測(cè)。

（3）食品安全領(lǐng)域

食品成分分析：微流控取樣技術(shù)可用于食品中營(yíng)養(yǎng)成分、添加劑、污染物等的分析檢測(cè)。例如，在食品營(yíng)養(yǎng)成分分析方面，利用微流控芯片結(jié)合色譜分離技術(shù)和光學(xué)檢測(cè)方法，能夠?qū)κ称分械木S生素、礦物質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定量分析。在食品添加劑檢測(cè)方面，微流控技術(shù)可以對(duì)食品中的防腐劑、甜味劑、色素等添加劑進(jìn)行檢測(cè)，確保食品添加劑的使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。此外，微流控取樣技術(shù)還可用于檢測(cè)食品中的污染物，如農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬污染等，保障食品安全。

食品真?zhèn)舞b別：針對(duì)市場(chǎng)上存在的食品摻假問(wèn)題，微流控取樣技術(shù)可用于食品真?zhèn)蔚目焖勹b別。例如，通過(guò)對(duì)肉類、奶制品等食品的 DNA 進(jìn)行提取和分析，利用微流控芯片結(jié)合聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確地鑒別食品的種類和是否存在摻假行為。這種基于微流控技術(shù)的食品真?zhèn)舞b別方法，具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，為市場(chǎng)監(jiān)管和消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)提供了有力的技術(shù)支持。

四、面臨挑戰(zhàn)展望

盡管微流控取樣技術(shù)展現(xiàn)出諸多令人矚目的優(yōu)勢(shì)，并在多個(gè)領(lǐng)域取得了一定的應(yīng)用成果，但在其進(jìn)一步推廣和發(fā)展過(guò)程中，仍然面臨一些挑戰(zhàn)。

1.芯片制作與成本問(wèn)題：微流控芯片的制作需要高精度的微加工技術(shù)，如光刻、蝕刻等，制作工藝復(fù)雜且成本較高。此外，芯片材料的選擇和處理也對(duì)芯片性能和成本有重要影響。如何開(kāi)發(fā)出更簡(jiǎn)單、高效且低成本的芯片制作工藝，同時(shí)優(yōu)化芯片材料，降低芯片制作成本，是實(shí)現(xiàn)微流控取樣技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

2.樣品兼容性與通用性：不同類型的樣品具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)微流控芯片的材料和結(jié)構(gòu)要求也各不相同。目前，微流控芯片在樣品兼容性和通用性方面還存在一定的局限性，難以滿足所有類型樣品的分析需求。如何設(shè)計(jì)出具有更廣泛樣品兼容性和通用性的微流控芯片，或者開(kāi)發(fā)出針對(duì)不同樣品的定制化芯片解決方案，是微流控取樣技術(shù)發(fā)展需要解決的重要問(wèn)題。

3.檢測(cè)靈敏度與準(zhǔn)確性提升：雖然微流控取樣技術(shù)已經(jīng)具備較高的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性，但在一些對(duì)檢測(cè)精度要求高的應(yīng)用場(chǎng)景中，如超微量生物標(biāo)志物檢測(cè)、痕量污染物分析等，仍需要進(jìn)一步提升檢測(cè)性能。這需要不斷探索新的檢測(cè)原理和方法，優(yōu)化微流控芯片的結(jié)構(gòu)和表面修飾，以及提高檢測(cè)設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。

五、總結(jié)

      展望未來(lái)，隨著材料科學(xué)、微加工技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)以及生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的交叉融合與協(xié)同發(fā)展，微流控取樣技術(shù)有望取得更大的突破。相信在不久的將來(lái)，微流控取樣技術(shù)將更加成熟和完善，其應(yīng)用范圍也將不斷拓展，為科學(xué)研究、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等眾多領(lǐng)域帶來(lái)更多的創(chuàng)新和變革，為人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。

產(chǎn)品展示

     SSC-CROS26封閉反應(yīng)體系的在線取樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在封閉的反應(yīng)體系下，并且在無(wú)干擾實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)物的條件下，實(shí)時(shí)進(jìn)行全自動(dòng)取樣氣體產(chǎn)物，并將樣品轉(zhuǎn)移到GC分析管路中，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)多次分析。

     SSC-CROS26 封閉反應(yīng)體系的在線取樣系統(tǒng)，可以配合玻璃反應(yīng)器、反應(yīng)釜、電催化反應(yīng)池、光催化反應(yīng)器等封閉反應(yīng)器使用，可以應(yīng)用到催化反應(yīng)、微量氣體產(chǎn)生的反應(yīng)、真空體系下的反應(yīng)、降解反應(yīng)、光催化產(chǎn)氫產(chǎn)氧、二氧化碳還原、光致熱反應(yīng)、光熱反應(yīng)等。