数字微流控

数字微流控（DMF）是基于微滴操作的芯片实验室系统的另一个平台。液滴在带有一组绝缘电极的平台上分配、移动、存储、混合、反应或分析。数字微流控技术可与质谱分析、比色法、电化学和电化学发光等分析分析程序一起使用。

液滴是利用液体的表面张力特性形成的。例如，放置在疏水表面（例如蜡纸）上的水将形成球形液滴，以xxx程度地减少与表面的接触。表面疏水性的差异会通过改变接触角影响液体扩展和“润湿”表面的能力。随着表面的疏水性增加，接触角增加，并且液滴润湿表面的能力降低。接触角的变化以及因此的润湿性由Young-Lippmann方程调节。

在某些情况下，可以通过使用电场来控制基材的疏水性。这是指电介质上的电润湿现象（EWOD）。例如，当未将电场施加到电极时，表面将保持疏水性，液滴将形成具有更大接触角的更球形的液滴。当施加电场时，会形成极化的亲水性表面。水滴然后变平并且接触角减小。通过控制这种极化的定位，我们可以创建界面张力梯度，从而允许液滴在DMF设备表面上的受控位移。

有两种使用数字微流控设备制造新液滴的方法。既可以将现有的小滴分成两部分，也可以用一堆材料制成一个新的小滴。这两个过程仅在封闭设备中有效，虽然这通常不是问题，因为DMF设备的顶板通常是可移动的，因此可以暂时关闭打开的设备应该形成液滴。

数字微流控可用于分离和提取目标分析物。这些方法包括使用磁性颗粒，液萃取的光学镊子和流体动力效应。

对于磁性颗粒分离，将包含目标分析物的溶液液滴放置在数字微流体电极阵列上，并通过电极电荷的变化而移动。液滴被移动到电极，该电极在阵列的一侧具有磁铁，磁性粒子被功能化以结合到分析物。然后将其在电极上移动，除去磁场，并将颗粒悬浮在液滴中。液滴在电极阵列上回旋以确保混合。重新引入磁体，固定颗粒，然后将液滴移开。用洗涤和洗脱缓冲液重复此过程以提取分析物。

涂有抗人血清白蛋白抗体的磁性颗粒已被用于分离人血清白蛋白，作为使用数字微流控技术进行免疫沉淀的概念证明。从全血样本中提取DNA也已经用数字微流控技术进行了。该程序遵循一般方法，即磁性颗粒，但包括在数字微流控平台上进行预处理，以在提取DNA之前裂解细胞。

可以利用不混溶的液体在数字微流控设备上进行液-液萃取。电极阵列上有两个液滴，一个液滴包含水相中的分析物，另一个液滴不混溶的离子液体。将这两个液滴混合，然后离子液体提取分析物，并且这些液滴易于分离。

数字微流控（DMF）由于能够控制液体试剂的微量体积，因此可在小规模化学合成反应中进行精确的操作和协调，从而总体上减少了试剂的使用和浪费。该技术可用于合成化合物，例如拟肽和PET示踪剂。PET示踪剂需要纳克量，因此，与传统的宏观技术相比，DMF可以以90-95％的效率自动，快速地合成示踪剂。

有机试剂在DMF中并不常用，因为它们会弄湿DMF设备并引起溢流。然而，有机试剂的合成可以通过DMF技术实现，方法是使有机试剂通过离子液滴，从而防止有机试剂淹没DMF设备。液滴通过诱导相反的电荷而结合在一起，从而将它们彼此吸引。这允许液滴的自动混合。通过将试剂输送到孔中并蒸发溶液以进行晶体沉积，液滴的混合也可用于沉积MOF晶体以进行印刷。MOF的这种方法晶体沉积相对便宜，不需要大量的机器人设备。