综述：基于流体动力学控制的微通道芯片在细胞分析与操控中的应用

（编辑推荐）本综述系统阐述基于流体动力学（Fluid Dynamics）的微通道芯片（Microchannel Chip）技术，其通过几何可调的微米级通道实现无标记（label-free）、高通量细胞操控，在血液分析、肿瘤细胞分选及精准治疗等领域展现巨大潜力，为生物医学研究提供革新性平台。

　　

Abstract

细胞分析与操控在生物医学研究和临床精准医疗中具有核心地位。基于流体动力学的微通道芯片技术通过微米级精度的几何可调通道，实现了细胞运输与操控的空间时序控制（spatiotemporal control），其亚微米级分辨率显著优于传统系统。这种集成化平台技术采用可规模化生产的工业制备方法，包括减材（subtractive）、模塑（molding）和增材（additive）三大工艺，为细胞分析提供了确定性操控（deterministic manipulation）手段。

Graphical Abstract

微流控芯片在细胞分选（cell sorting）、检测和细胞内递送（intracellular delivery）等场景中表现卓越。图示展示了芯片通过流体力学效应（如惯性聚焦、声流控）实现细胞精准排列的过程，其无标记特性避免了荧光标记对细胞活性的干扰。

应用进展

1. 1.

   血液分析：通过设计螺旋形微通道（spiral microchannel）利用迪恩流（Dean flow）效应，实现血细胞亚群的高效分选。

2. 2.

   肿瘤诊疗：结合声表面波（SAW）技术分离循环肿瘤细胞（CTCs），检测限达10³ cells/mL。

3. 3.

   精准递送：采用电穿孔（electroporation）微通道实现基因编辑工具（如CRISPR-Cas9）的高效递送，转染效率提升至92±3%。

挑战与展望

当前技术面临临床转化（translational potential）的规模化瓶颈，未来需开发标准化生产流程并整合人工智能（AI）进行实时调控。通过多学科交叉融合，微通道芯片有望成为下一代细胞治疗（cell therapy）的核心工具。