人類基因組測序工作的基本完成，預(yù)示著分子生物學(xué)已經(jīng)進(jìn)入后基因時(shí)代，即由對基因的研究進(jìn)入到對蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。了解蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，建立其微分子結(jié)構(gòu)模型，揭示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，對于我們了解蛋白質(zhì)-配體相互作用、生物體內(nèi)的相關(guān)生物學(xué)機(jī)制、開發(fā)有效地治療疾病的藥物和療法具有重要意義。目前很多發(fā)達(dá)國家都在進(jìn)行蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的研究以加速新藥研究的進(jìn)程。

近年來微流控技術(shù)的發(fā)展為蛋白質(zhì)結(jié)晶條件的高通量、快速篩選提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。微流體系統(tǒng)可以利用微量的蛋白樣品同時(shí)進(jìn)行成百上千個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)晶條件試驗(yàn)，因而可以用更少的時(shí)間和費(fèi)用進(jìn)行更細(xì)化、更廣泛的結(jié)晶條件篩選，大大加速了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的速度。

蛋白質(zhì)結(jié)晶過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，目前還沒有一種方法和技術(shù)可以預(yù)先推測其最優(yōu)結(jié)晶條件，所以需要經(jīng)驗(yàn)性低依靠大量試驗(yàn)去篩選合適的結(jié)晶條件。目前已有一些公司開發(fā)出了基于機(jī)器手控制的微量分液器來實(shí)現(xiàn)高通量的自動(dòng)化操作，替代繁瑣的人力勞動(dòng)，但仍有很大的局限性：一方面這種自動(dòng)化額操作系統(tǒng)價(jià)格非常昂貴，一般實(shí)驗(yàn)室難以承受；另一方面，由于不同液體黏滯性的差異，自動(dòng)分液器難以精確控制微量液體樣品的體積，因此無法保證結(jié)晶條件的重復(fù)性和一致性。微流控技術(shù)的出現(xiàn)為上述問題解決帶來了希望。

微流控用于蛋白質(zhì)結(jié)晶條件篩選具有很多明顯優(yōu)勢：

    1、減少單個(gè)條件試驗(yàn)所需的樣品數(shù)量（常規(guī)蛋白質(zhì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)單次耗樣量為微升級(jí)，而微流體結(jié)晶平臺(tái)僅需納升量級(jí)）；

    2、增加條件試驗(yàn)的總數(shù)；

    3、引入更多的蛋白質(zhì)結(jié)晶的影響因素；

    4、加快試驗(yàn)速度（由于液滴體積的縮小，蒸發(fā)擴(kuò)散的速度也相應(yīng)的增加，平衡過程更快，能更快地得到晶體，獲得好的結(jié)晶條件）；

5、由于結(jié)晶時(shí)間的縮短，還可以減少因聚合、變性、氧化和脫酰胺作用引起的蛋白質(zhì)分解的程度。此外微流體高通量結(jié)晶還可以使液滴更加均勻，并大幅度減少了繁瑣枯燥的勞動(dòng)，從而節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力。

另外，微流控系統(tǒng)在微尺度下所具有的一些不同于宏觀流體的物理化學(xué)特性對蛋白質(zhì)結(jié)晶也非常有利。比如，在蛋白質(zhì)結(jié)晶過程中，傳輸過程尤其是傳質(zhì)過程對晶體生長起著關(guān)鍵作用，它影響最終形成晶體的質(zhì)量和特征。研究顯示由于重力場作用導(dǎo)致的自然對流傳輸是影響獲取優(yōu)質(zhì)晶體的重要因素之一，對流傳輸通常會(huì)擾亂結(jié)晶過程中晶體-溶液體系的濃度分布，特別是在生長晶體表面附近的濃度分布，從而影響蛋白質(zhì)結(jié)晶成核與晶體生長，以及使雜質(zhì)進(jìn)入晶格，并最終影響到晶體生長，以及使雜質(zhì)進(jìn)入晶格，并最終影響到晶體的大小、形貌和完美性。因此，如何抑制或減少結(jié)晶過程中的自然對流現(xiàn)象成為研究者考慮用于改善蛋白質(zhì)晶體質(zhì)量的重要措施之一。

微流控系統(tǒng)中，由于尺度的減少，其Grashof數(shù)非常小，即其因密度差異導(dǎo)致的自然對流也幾乎可以忽略，這樣就給蛋白質(zhì)的結(jié)晶提供了非常有利的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。