マイクロ流体力学
マイクロ流体構造の中でもマイクロ空気圧システム、つまりチップ外の流体を取り扱うマイクロシステム(液体ポンプ、ガスバルブなど)とチップ上でナノリットルからピコリットルの体積の流体を扱うマイクロ流体構造の組み合わせが開発されている。現在までに最も商業的に成功したマイクロ流体力学の応用例はインクジェットプリンターである。マイクロ流体合成や、量子ドット・リポソーム・金属ナノ粒子・その他の産業的に関連する材料(例: ポリマー粒子)などに生理活性を持たせた製品に向けた研究も進んでいる。加えて、マイクロ流体製造技術の進展により低コストプラスチック製造デバイスや自動的部品品質検証が可能となってきている。
マイクロ流体技術の進展により、酵素解析(例: グルコースや乳酸アッセイ)、DNA解析(例: PCRや高スループットシークエンシング)、プロテオーム解析などの分子生物学的操作に革命がもたらされている。マイクロ流体バイオチップの基本的構想は検出などのアッセイ操作とサンプル事前処理やサンプル準備を一つのチップに統合するというものである。
バイオチップの応用は病理学分野、特に病名の臨床現場即時診断に拡がりつつある。加えて、空気・水試料から生化学毒素やその他危険な病原体をリアルタイムで継続的に検出できるマイクロ流体力学に基くデバイスを常時稼動型バイオ警報機として用いることができる。
音響液滴射出(英語版)とは、超音波パルスを用いて小体積の流体(典型的にはナノリットルからピコリットル程度)を接触することなく駆動する技術である。音響エネルギーを流体サンプルに集束することにより、ピコリットル単位の小体積液滴を射出する。ADE技術は非常に穏やかなプロセスであり、タンパク質や高分子量DNA、生きた細胞などを破壊したり殺したりしてしまうことなく輸送することができる。この特徴から、プロテオミクスや細胞ベースアッセイなどの様々な応用が可能となる。
マイクロ流体技術により、細胞生物学者たちは細胞環境を完全に制御し、新しい問いと新しい発見をもたらす強力なツールを手に入れた。下に示すような、数多くの様々な微生物学上の進歩がこの技術によりもたらされている。
単一細胞研究
マイクロ環境制御:機械的環境から化学的環境まで
正確な時間的・空間的濃度勾配
機械的変形
接着細胞間の接着力測定
細胞とじこめ
制御された力の印加
高速かつ精密な温度制御
電場調整
細胞養殖
チップ上農場および植物組織の養殖
抗生物質耐性:マイクロ流体デバイスにより微生物を異質な環境に置くことができる。異質な環境では微生物が進化しやすくなる。これにより微生物の進化を加速し抗生物質耐性の発達を調べるのが容易になる。