微流控分析在过去的十多年中，得到了突飞猛进的发展。除了发现或建立了许多有关微流控分析的基础理论和基本技术平台外，其应用也涉及以芯片毛细管电泳、微型流动注射和免疫分析等技术进行细胞分选、单细胞内痕量物质以及氨基酸、多肽、核酸、蛋白质和神经递质等重要的生命活性物质的分析。除了前面提到的一些分析实例外，此处再介绍几个具有代表性的应用实例。

1.荧光激发细胞分选

在生物学和临床医学研究中，经常要从众多细胞的混合悬浮液中将极少量的目标细胞（如癌细胞）分选出来。荧光激发细胞分选是常用的一种细胞分选法。它采用荧光探针（荧光试剂）对细胞进行荧光标记，使目标细胞在光谱特性上表现出与其他细胞具有明显的差异，然后通过荧光成像的方法，对细胞进行筛选。传统荧光激发细胞分选仪器分选细胞的速度可达103一104个／s。但设备复杂，价格昂贵，试剂消耗量大。

一种由微流控芯片、高压电源和荧光显微镜所组成，依靠电渗流驱动的微型荧光激发细胞分选装置。其中微流控芯片由一个T形通道网络和三个液池组成。将混合细胞的悬浮液置于试样池中，并在废液池和试样池之间施加驱动电压。受电渗驱动，缓冲液带着非目标细胞从试样池流向废液池，而当被荧光探针所标记的目标细胞经过检测窗口时，荧光检测器检测到异常的荧光信号。该信号经放大后输人计算机，指令高压电源将电压切换到收集池，即可使电渗流带着目标细胞流向收集池，从而完成目标细胞的分选任务。

用上述微型荧光激发细胞装置分选初始细胞浓度比为100:1的野生大肠杆菌中少量的以绿色荧光蛋白表达的大肠杆菌，经一次分选后，收集池中两者的浓度比达到70：30，即绿色荧光蛋白表达的大肠杆菌被富集了30倍左右。虽然该装置细胞的分选速度较慢（约20个／s)，但是装置简单，灵敏度高，试剂用量少。特别要指出的是，该装置的潜在优势在于，它的分选通道可以与其他功能的微流控通道集成于同一片芯片上，组成一个多功能的细胞分选和分析系统。

2．芯片阵列毛细管电泳分离DNA片段

可以说，芯片毛细管电泳是微流控分析研究的主流领域，也是最早得到商业开发的一种较为成熟的微流控分析技术。十字通道毛细管电泳芯片是最简单、最基本的芯片毛细管电泳分析系统。虽然芯片毛细管电泳的分离速度较常规毛细管电泳高得多，但是这种只有一条分离通道的芯片，其试样通量（单位时间分析试样的个数）仍难满足诸如基因测序等大批量试样分离分析的需要。应用MEMS技术在芯片上制备具有相同结构单元的微细通道阵列可以较好地解决这一问题。

图25-27(a)是一片集成了96个十字通道的圆盘形阵列毛细管电泳芯片。该阵列通道芯片的基本结构单元由一对分离通道和四个液池所组成，其中每条分离通道各占有一个试样池，而试样废液池和阴极缓冲液池为一对通道所公用。单元内的四个液池排列在圆盘形芯片的边缘，以充分利用芯片外缘的较大空间。在圆心处，48个单元的96条分离通道会聚到一个2mm直径的公用阳极缓冲池（分离通道的终点。因分离带负电荷的DNA，电泳电压的极性倒转，终点为电泳的阳极）。在水平放置的圆形阵列通道芯片下方、靠近阳极缓冲池的地方，将共焦激光诱导荧光检测器的显微物镜以芯片的圆心（阳极池中心）为轴旋转扫描，依次读取每一条通道的荧光信号。用pBR325MspIDNA标准品考察该系统时，在170s内完成96个试样的分离分析仁分离图谱如图25-27(b)所示］，其分析速度高达1.8s/样。与单通道芯片相比较，该阵列通道芯片的试样通量得到大幅度的提高。此例充分体现了微流控分析芯片的高度集成化所带来的高分析效率。

3．微型DNA全分析系统

正如前述，微流控分析系统的最终目标，是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度地把分析实验室的功能转移到以微流控分析芯片为核心的便携式分析仪器中。如果一个微流控分析系统集成了取样、试样预处理、反应、分离、检测、数据处理各个必要的分析单元，具备了从试样引入到分析结果的获得的全分析功能，那么它就成为一个微型全分析系统（micrototalanalyticalsystem,μ-TAS)。例如，基因测序、PCR扩增、限制性内切酶消化等典型的生化分析常常包含以下几个必不可少的步骤：(1）准确量取一定体积的化学试剂、酶试剂和DNA模板溶液；(2)溶液的混合；(3)在一定温度下混合物经历一定时间的化学反应；(4）取一定量的产物进行电泳分离；(5)检测按片段大小分离的DNA片段。如果以上步骤全靠人工借助于一定的专用仪器分步完成的话，其工作量大，没有半天一天时间是难以完成的。图25-27所示的96个通道的圆盘形阵列毛细管电泳芯片，它所承担的任务仅仅为（4)和（5)两步，而图25-28所示的是一个能够自动执行上述五步操作的用于DNA分析的μ-TAS雏形。

该μ-TAS装置由三层结构所组成：最上层为玻璃片，其上刻蚀有用于取样、混合、反应和电泳分离等的气流和液流通道网络；中间层为硅片，通过MEMS技术在硅片上集成了二极管光电检测器、滤光膜、加热器、温控器和电泳电极等光电器件。将上层玻璃和中层硅片封合后，形成一集成化的微流控全分析芯片；再用导线使中层的电气部分与下层的印刷电路板连接，用管道使通道网络中的气路与压缩气源接通，在电泳分离通道、采样通道和试剂通道的端头分别接上缓冲液、试样池和试剂池，最后将外置激光光源（图中未画出）与分离通道上检测窗口对准，一个完整的μ-TAS就形成了。使用时，将分离介质充入分离通道，将缓冲液、生物试样和有关试剂加入相应的液池，启动光、电、气源后，集成于μ-TAS中的各个器件在电脑的指令下，协同工作，片刻就能输出与基因信息相关的分析信号。这一微型DNA全分析系统的问世，极大地激发了分析化学家研究μ-TAS的热情。目前，人们正致力于使微流控分析系统向μ-TAS方向发展，最终实现分析仪器微型化、自动化、个人化的目标。