液滴微流控PCR在技術(shù)方面的迅速發(fā)展已經(jīng)證明了該技術(shù)的優(yōu)越性并被廣泛地應(yīng)用于生物、化學等領(lǐng)域，尤其在單分子放大和分析方面的優(yōu)勢更加明顯。在此，我們將主要介紹該技術(shù)在三個重要科學領(lǐng)域的應(yīng)用。

一、高通量篩選

    近幾十年來，生物學家一直致力于開發(fā)高通量篩選的各種技術(shù)，以及從較大的文庫中獲得更多功能性的基因和蛋白。其中一種特別的技術(shù)是指數(shù)富集配體系統(tǒng)進化技術(shù)（SELEX），通過篩選獲得針對靶標具有高結(jié)合力和高選擇性的DNA或RNA的核酸適配體。但SELEX耗時費力、低效且昂貴。

為了解決上述問題，發(fā)展了一種基于瓊脂糖液滴微流控ePCR技術(shù)，直接從復(fù)雜的單鏈DNA文庫中篩選核酸適配體。該種技術(shù)，針對癌癥標志物Shp2蛋白進行篩選獲得DNA富集文庫被系統(tǒng)稀釋并在芯片上被包裹進單個瓊脂糖液滴中，使得每個液滴至多含有一條DNA序列，通過PCR進行放大擴增，產(chǎn)生單克隆的瓊脂糖微球。DNA染色后，含有DNA的明亮微球被挑選出來。利用高通量的熒光流式細胞術(shù)，對單克隆微球中的單鏈DNA進行結(jié)合力表征。那些具有高結(jié)合力和特異性的單鏈DNA序列被挑選出來作為核酸適配體，或者被DNA測序，或者即可直接用于后續(xù)的生物醫(yī)學實驗。該方法還可以進一步推廣應(yīng)用其他分子進行技術(shù)，如mRNA展示、噬菌體展示等等。

二、下一代DNA測序

     DNA測序已被廣泛地應(yīng)用于診斷學、生物技術(shù)、法醫(yī)生物學、生物信息學的領(lǐng)域。為了將DNA測序技術(shù)真正應(yīng)用于人類日常的醫(yī)學診斷和醫(yī)療保健，高準確性、長程連續(xù)性、高通量及低成本依舊是必須解決的問題，也是科學家發(fā)展下一代測序技術(shù)的主要目標。其中，消除傳統(tǒng)的克隆技術(shù)DNA文庫準備法是下一代測序發(fā)展的首要解決問題。后來發(fā)展了一種高通量的SCGA技術(shù)，并證明了它在DNA測序方面的應(yīng)用。芯片上可以很容易地產(chǎn)生一種高通量的SCGA技術(shù)，并證明了它在DNA測序方面的應(yīng)用。與BEAMing技術(shù)中小磁珠和小液滴相比，大磁珠具有更大的表面積可以標記上足夠多的正向引物，同時反向引物等其他PCR試劑的含量也達到10倍過量，保證了PCR的效率。

    三、稀有突變的定量靈敏檢測

基因改變，例如刪除、定點突變和重組等，在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起著重要的作用，也被認為是癌癥診斷中的生物標記物。腫瘤細胞中的突變是細胞釋放到血液、淋巴和尿液中，就要求這些突變的檢測常常要在大量正常細胞釋放的非突變DNA的高背景下進行。因此，一種能夠利用臨床樣品，進行簡單、高靈敏、定量檢測突變型和野生型比例的方法是非常必要的。

針對這些低頻基因突變的檢測，為獲得統(tǒng)計學上有意義的數(shù)據(jù)，必須進行高通量的分析。利用高通量微乳產(chǎn)生陣列定量檢測致病菌。磁珠表面被標記上了針對不同基因的多種正向引物用于液滴PCR。最終通過實驗得出，當使用96管道的MEGA時，5分鐘內(nèi)即可產(chǎn)生包含10₄細胞量的液滴。最終，該方法的檢測限達到3/10₅，準確度高99%。這些結(jié)果證明了高通量的微流控平臺可以在復(fù)雜體系中實現(xiàn)單分子和單細胞水平的定量基因型研究。

另一種液滴微流控PCR方法，應(yīng)用于高背景下的靈敏定量檢測突變DNA。后來設(shè)計了另一種液滴數(shù)字PCR體系，并證明了在10萬個野生型基因背景下的單個突變型靈敏檢測。他們更進一步提出了在血漿中的循環(huán)DNA的絕對定量檢測方法。因此，這些高靈敏度的定量方法還可被應(yīng)用于其他復(fù)雜體系的檢測，如傳染病的檢測、等位基因的鑒定、基因翻譯的分析等等。

       液滴微流控技術(shù)極大地改變了傳統(tǒng)的PCR技術(shù)，尤其是在單分子DNA擴增放大方面。微流控技術(shù)保證了對液滴尺寸和組分的嚴格控制，也可以獨立地對每一個液滴進行混合、傳遞、和分析等操作。其次，由于在微尺度上的高比表面積，液滴可以減少熱量和物質(zhì)傳遞的時間，加快PCR反應(yīng)，有利于快速的醫(yī)學診斷和野外檢測。再次，作為載體的郵相可以很好地阻斷液滴內(nèi)樣品與管道壁的接觸，避免了液滴間的交叉污染、模板損失和PCR偏好。此外，一次試驗中能快速地產(chǎn)生大量均勻相同的液滴，從而可在短時間內(nèi)完成大規(guī)模的平行實驗和反應(yīng)，并具有很好的重現(xiàn)性和單分子定量分析的能力。雖然液滴微流控PCR的發(fā)展和應(yīng)用還剛剛起步，它已經(jīng)在單分子PCR放大方面展現(xiàn)出了巨大的潛能，未來應(yīng)向著更為精巧和多功能的方向發(fā)展，例如系統(tǒng)的集成、裝置的設(shè)計優(yōu)化、裝置的制造、以及系統(tǒng)的自動化等。