微流控芯片上的细胞培养优势及其展望

微流控芯片应用于细胞研究，其优势主要体现在以下几个方面：

1、芯片微米级的尺度空间与哺乳类细胞的直径尺寸相匹配，利于细胞的操作，并且利于实现单细胞的操控与研究分析，这是其他平台所无法提供的；

      2、与传统细胞学研究相比，芯片内操作所需的细胞量很少，这为那些来源稀缺却十分重要的细胞相关研究提供了极大的方便，如各种原代细胞和干细胞等；

      3、芯片内灵活设计的多维网络结构形成相对独立、封闭的环境，这与生物体内生理状态下细胞的空间环境类似；

      4、芯片通道微尺寸下传热、传质均较快，可以提供有利的细胞研究环境；

      5、微流控芯片通道具有与体内微血管相似的尺寸，在这个尺度下流体所具有的特性便于实现的精确流体控制，因而有利于细胞培养环境中物质浓度的精确控制；

     6、芯片可以实现细胞的高通量分析，同时可以获取大量的生物学信息；

     7、芯片多种单元技术的灵活组合使集成化、系统化的细胞研究成为可能，如细胞进样、种植、培养、刺激、裂解、分离、分选、检测等过程均可集成在一块芯片上完成。

因此，这种微型化和集成化的芯片平台可以避免现有方法中离线操作对于细胞活性的影响，减少了传统手工操作所带来的误差，并且由于尺寸减小带来了样品和试剂消耗量的降低。

随着基于微流控芯片三维细胞研究的不断发展深入，芯片内三维细胞培养经历了单一细胞三维培养-多细胞三维共培养-组织、器官模拟-机体模拟的过程。也凸显了微流控芯片三维细胞培养技术的不足。尽管目前基于微流控芯片的细胞三维培养和微环境模拟取得了一定的进展，但是微流控细胞芯片平台技术还是处于发展阶段，还有许多技术瓶颈问题尚待解决，具体表现在：①大多数芯片功能单一，只能对其中的一个或某个参数进行模拟，很难真正实现多参数模拟；②大多数芯片分析通量低下；③细胞的定位、操控比较复杂；④芯片的制作较费时、成本较高；⑤不易实现芯片的商品化和自动化生产。因此，要最终发展出高通量、多功能、实用性强的微流控三维细胞芯片还需要更多具有创新性的研究和大量细致完善的工作。 

微流控芯片细胞培养技术的展望

随着微流控技术在细胞研究领域的发展，为细胞的体外研究开拓了新的领域，使细胞微环境的体外再现成为可能，为细胞与微环境相互作用的研究提供了强大的技术平台。但目前微流技术在细胞领域中的应用还处于相对发展阶段，许多技术问题有待于解决，如真正实现多参数微环境模拟、高通量的自动化分析的完成等。因此，随着该领域的发展，可利用微流控芯片集成化的特点，将多个单元集成到一个芯片上，实现多参数的可控；同时研发出更多的生物传感器，将生物传感器集成到芯片上，用于实时监测细胞的代谢水平、蛋白质表达等细胞动态变化，最终实现芯片的集成化、高通量、自动化和标准化。随着这些问题的解决，微流控芯片将为生命科学研究提供强大的技术平台。随着生物化学、物理学、材料学等相关领域的发展及交叉渗透的不断深入，微流控芯片将离产业化进程越来越近，有望真正成为造福人类、应用于人类生活的各个方面。