數字微流控芯片：精準操控與動態重構驅動的“微流控革命”

　　數字微流控芯片（DMF）通過電潤濕效應（EWOD）等原理，在芯片表面形成離散液滴陣列，每個液滴均可作為獨立反應單元進行操控。其核心優勢在于微納尺度下的精準控制：通過外部電信號驅動，可實現液滴的移動、合并、分裂等操作，精度達亞微米級，且液滴體積小（納升級）、反應速度快，顯著提升分析效率。例如，西湖大學研發的現場可編程拓撲形貌變形陣列（FPTMA）芯片，借鑒FPGA設計理念，通過軟件編程實現硬件動態重構，支持液滴路徑的實時調整與復雜毛細管回路構建，突破了傳統芯片功能固定的局限。

　　動態重構性是數字微流控芯片的另一大突破。FPTMA芯片通過微執行器驅動地形變形層，形成楔形空間并誘導毛細力，實現液滴的自推進定向運動。這種結構可重構性使同一芯片能兼容混合、存儲、分離等多任務，例如在不同時間步內共用同一微流控陣列區域，大幅降低產品成本并提升使用效率。此外，動態重構還支持并行液滴操控，如3.6×3.6cm²芯片可集成13萬個液滴位點，實現高通量篩選與實時交互。

　　從疾病診斷到藥物研發，數字微流控芯片的精準操控與動態重構能力正重塑多領域應用格局。例如，在POCT設備中，其可在15分鐘內完成新冠/流感三聯檢，并通過智能手機讀數支持家庭自測；在合成生物學中，芯片可自動化完成CRISPR-Cas9遞送與無細胞蛋白表達，加速人工細胞工程化改造。隨著3D打印與智能傳感技術的融合，數字微流控芯片有望向“自驅動實驗室”演進，為精準醫療、環境監測等領域提供更高效、靈活的解決方案。