微流控芯片液滴作為一種全新的技術(shù)，可應(yīng)用于研究微尺寸上的反應(yīng)及其過(guò)程，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小：將分析樣品根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求分割為微液珠，每個(gè)微液珠即為一個(gè)獨(dú)立的微反應(yīng)器。液滴尺寸小，所需樣品量極微，不但避免了試劑浪費(fèi)，而且可以對(duì)單個(gè)微反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)研究，特別適用于高通量篩選反應(yīng)和樣品來(lái)源極有限的反應(yīng)。（2）樣品無(wú)擴(kuò)散：樣品溶液被不相容的油包圍，保持了樣片濃度的穩(wěn)定。（3）反應(yīng)條件穩(wěn)定：液滴內(nèi)反應(yīng)條件幾乎不受外界影響。（4）樣品間的交叉污染得以避免：每個(gè)液滴都被不相容的油相包裹，液滴與通道壁不直接接觸，相鄰液滴被油相分隔，且所有的液滴隨油相一起運(yùn)動(dòng)，避免了相鄰液滴間的物質(zhì)交換，消除了樣品間的污染。（5）混合迅速：在微納米級(jí)的微通道中，由于雷諾系數(shù)小，微通道內(nèi)流體一般形成層流，混合主要靠分子擴(kuò)散。液滴在通道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在液滴內(nèi)部將以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檩S，形成兩個(gè)循環(huán)回流。因此混合速度很快，一般只需數(shù)秒甚至數(shù)微秒便可以實(shí)現(xiàn)快速均勻的混合。基于以上優(yōu)點(diǎn)，微流控液珠系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，包括微反應(yīng)器、功能性液珠、固體顆粒制備、光學(xué)單元等。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的基礎(chǔ)，得到所需蛋白的單質(zhì)結(jié)晶是確定整個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要瓶頸。芝加哥大學(xué)的Ismagilov研究組提出了一種芯片中高效簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)單晶條件篩選新方法。他們?cè)凇癟”形管道芯片中的節(jié)點(diǎn)處控制產(chǎn)生微液滴，形成一個(gè)個(gè)單獨(dú)分散的微反應(yīng)器，并在下游直接由X 射線衍射出微液滴中蛋白單晶的衍射圖，從而最終確定蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制各個(gè)分支管道中的流量，可以精確地控制蛋白和共沉淀劑的比例。

微流控液滴技術(shù)有可能成為高通量，甚至超高通量篩選的主流平臺(tái)。美國(guó)哈佛大學(xué)的Weitza研究組構(gòu)建了一套基于微流控芯片液滴技術(shù)的超高通量篩選平臺(tái)。該研究將分散在油相中的液滴作為納升級(jí)反應(yīng)器，每秒鐘可篩選上千個(gè)反應(yīng)，利用這一系統(tǒng)進(jìn)行酶的定向進(jìn)化篩選，篩選出的突變型辣根過(guò)氧化酶的催化速度較其親代酶高10余倍。首先對(duì)約107個(gè)原始樣本進(jìn)行超高通量的初篩，得到大約100個(gè)活性較高的突變型辣根過(guò)氧化酶。通過(guò)第二輪更嚴(yán)格的篩選，得到了更高效的突變型辣根過(guò)氧化酶。他們僅僅用了10h完成了對(duì)108個(gè)酶反應(yīng)的篩選，總試劑消耗量小于150 μL。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法的篩選速度提高了1000倍，而費(fèi)用只是現(xiàn)有技術(shù)的100萬(wàn)分之一。

微流控液滴技術(shù)用于生物學(xué)研究。秀麗隱桿線蟲(chóng)是一種重要的模式生物，傳統(tǒng)線蟲(chóng)研究通常采用手工操作，通量低、耗時(shí)長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)線蟲(chóng)的精確操控。液滴特有的微尺寸特征與線蟲(chóng)大小相匹配，加之芯片靈活設(shè)計(jì)和規(guī)模集成的特點(diǎn)，非常適合以線蟲(chóng)為對(duì)象進(jìn)行高通量個(gè)體生物學(xué)研究。大連化學(xué)物理研究所等以芯片上納升級(jí)高通量液滴作為平臺(tái)，以模式生物線蟲(chóng)帕金森病藥理學(xué)模型為對(duì)象，建立了一種基于液滴微流控技術(shù)的模式生物藥物篩選系統(tǒng)，用于研究神經(jīng)毒素誘導(dǎo)線蟲(chóng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)元變性和氧化應(yīng)激等多種行為。該研究設(shè)計(jì)了一種多層微流控芯片，集成有液滴生成器、液滴捕獲陣列和楔形通道陣列等結(jié)構(gòu)，可以把單一線蟲(chóng)從群體中隔離出來(lái)，并逐一實(shí)現(xiàn)單個(gè)線蟲(chóng)液滴包裹、運(yùn)動(dòng)行為監(jiān)測(cè)、線蟲(chóng)固定以及熒光成像等多個(gè)操作步驟。

微流控液滴技術(shù)用于液相色譜柱后的樣品收集及離線質(zhì)譜檢測(cè)。美國(guó)密西根大學(xué)的Li等利用芯片微通道兩相液體中的油相（如全氟萘烷）連續(xù)流分割內(nèi)徑為75 μm色譜柱的水相流出物并形成液滴，實(shí)現(xiàn)了毛細(xì)管液相色譜柱后納升級(jí)樣品片段的收集。他們把依此形成的液滴存貯在管內(nèi)，并通過(guò)微泵灌入納米噴霧發(fā)生器的尖端，再經(jīng)電噴霧電離質(zhì)譜（ESI-MS）實(shí)現(xiàn)樣品的表征。這種方法允許在分析過(guò)程中改變通道內(nèi)液體流速，尤其是可通過(guò)降低流速來(lái)延長(zhǎng)對(duì)選定片段的MS分析時(shí)間，提高結(jié)果的置信程度，樣品的分析速率超過(guò)2Hz。