查尔斯·Ｑ·蔡

　　将一个庞大的化学实验室微缩成指甲大小的芯片，可用来在家庭和战场上进行快速的生化和医学检测。

将化学实验室里的烧杯、吸管、加热器、化学药品等杂七杂八的东西统统压缩到一张微芯片上，然后挂在钥匙扣上随时备用——这是否超出你的想象？很多公司和高校都在开发微芯片，准备用它检测生化武器、被污染食品中的毒素含量等。不过，现在的微芯片还远达不到携带方便的要求。单就检测血液或食品中的毒素而言，操作很简单，但给微芯片上的微管加入液体样品时，所需要的仪器却是一个庞然大物。

　　为了解决上述难题，两个研究小组将微流体技术引入微芯片的开发与制作。借助气流或电力驱动液体分子，这两个小组将取样、分析和报告所需的设备，集成到一个仅有数平方厘米大小的模块上。尽管目前的芯片制作过程都是用手工完成的，但随着技术的进步，微芯片的大批量生产最终会成为现实。微芯片可以快速检测HIV病毒、炭疽杆菌、大肠杆菌等病原体；可以“入驻”糖尿病患者体内，随时监控血糖和胰岛素的水平。它们将迅速在发展中国家普及，成为战场上、普通家庭必备的医疗设备。

用气流推动

因为能在较短时间和狭小空间内，同时进行数百个实验，所需费用却很低廉，微芯片越来越受科学家的欢迎。通过微型通道和阀门，芯片可以加热、冷却或混合数量极少的样品和试剂，还能引入电刺激等外界条件。不过，由于液体的独特性质，要完成加热等操作，必须借助体积相对“臃肿”的外部设备。在直径极小的毛细管道中，即便是浓度非常低的溶液，都会像糖浆一样黏稠，很难流动起来。然而一旦开始流动，它们又很难与其他试剂混合，触发化学反应。如果使用压缩空气驱动液体，需要冗繁的管道设备；使用电力驱动，高电压源又是个难题。

　　微芯片的推广速度并没有因此放缓，甚至一些更复杂的实验也开始使用微芯片，这迫使科学家不得不思考：如何简化外部设备？1998年，美国密歇根大学安阿伯分校的化学工程师马克·伯恩斯（Mark Burns）和遗传学家戴维·伯克（DavidBurke），向世界展示了第一张可以鉴别特殊基因或相关基因突变的芯片。从那时起，科学家开始缩小和整合微芯片的外部设备。伯恩斯说：“我们要实现的目标是，任何人在任何时候都能方便地使用遗传分析设备，即便在家里也是一样。”如果孩子在午夜出现流感症状，家长就可以立即使用微芯片进行分析，而无须急匆匆地将孩子带到医院，经过长时间等待得到检查结果。