表面润湿微流控芯片的研究现状

自然界中许多生物表面都呈现出图案化的阵列结构，不同的形状、尺寸、宽度及排列方式等使得动、植物表面表现出各种奇特的润湿特性，例如超疏水性、超亲水性、各向异性润湿性、定向润湿性等。

由于材料表面不同的化学性质和特殊结构，导致流体在各个方向呈现出不同的润湿特性，使得流体在通道表面定向润湿。这种特殊流体控制行为在自然界普遍可以观察到，如图所示，液滴在微米级定向堆叠排列的鳞片结构上会沿着固定的方向滚动；一些植物也具有类似的分级复合结构，如图所示，锥形棘状突起的多级微结构表面，具有梯度性微沟槽和倒刺，可以控制液滴从突起的尖端向根部运动，尖端上的倒刺还能加快液滴的定向运动速度，实现良好的集水和水运输效果。

不少学者受自然界生物表面微结构启发，并在表面的亲疏水各向异性这一特性上进行了大量研究，提出并讨论了这一新兴和快速发展的领域目前面临的挑战和前景，采用许多控制方法设计微流控芯片，使微流控芯片在各行各业得到更广泛使用。

在蛋白质样品分析研究中，Lyons 等人提出如三角形等特殊类型的非对称微观尖锐结构可制备不同形状液滴用于样品分析。并且采用非对称微观结构构造各向异性润湿表面来实现毛细管微流体样品运输，通过表面辅助激光解吸/电离质谱分析多肽。

You 等人提出一种新的基于聚多巴胺的微流体系统，通过在超疏水纳米结构阳极氧化铝（AAO）表面上使用亲水性聚多巴胺制造亲水微图案来控制微流体。它是一种无泵节能的微流体系统，可在重力作用下运行。

在细胞培养研究中，Efremov 等人在具有图案化、超疏水边界的亲水性多孔聚合物基板上引入了多种细胞类型的图案化，通过控制 MLTy-mCherry 和HeLa-GFP 细胞系在薄的超疏水边界上的迁移，发现 HH/SH 模式可防止细胞迁移，并可用于精确培养多种细胞类型。

在微液滴制备研究中，刘凤仪等人研制出一种通过表面润湿驱动液滴生成微流控芯片。一旦在芯片上加入一滴油和水样，无需任何电源和设备，即可自发产生液滴。通过将集热器的注油管连接起来，将虹吸泵进一步集成到微流控芯片中，解决了实际应用中的高吞吐量和稳定性问题，为生物医学样品中自给自足和便携式 W / O 液滴的产生提供了绝佳的机会，从而具有床旁测试（POCT）的潜力。

在微流控芯片制造研究中，Wu 等人提出并演示了一种用于 PDMS 微流体的“自图案化涂层”的新方法，其灵感来自具有滑粘性图案和超亲水植物叶子的纳米布沙漠甲虫。蒸发后选择性地将涂层溶液沉积在粗糙的 PDMS 表面上，该表面由 O2 粗化 SU-8模具复制等离子体，方便 PDMS 与玻璃粘合兼容。

Lai 等人研究了分子量分别为PEG6000 和 PEG1000 的聚乙二醇（PEG）在 PDMS 上的涂层，作为快速成型的抗粘性层，以及 PDMS 在微流控芯片应用中亲水性和背光光学性能的表面修饰。实验发现PEG1000-PDMS 具有良好的亲水性，透明度和抗粘性，在毛细管驱动的微流控芯片应用中具有良好的发展前景。