微流控芯片常见的应用策略是在芯片基体表面加工出微米至亚毫米级的流体通道或检测腔室。这些微结构通常通过键合技术封闭，再配合流体泵送装置和检测分析装置，实现自动化的流体输送与结果分析。
目前，微流控芯片的微通道结构主要有两种形式：
1. 片状层叠结构：这种结构的微流体相互作用发生在二维平面上。常见的材料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和玻璃等。
2. 三维同轴管状嵌套结构：这种结构允许流体在三维空间中相互作用，常见的代表是毛细管微流控芯片。
毛细管微流控芯片具有多种优势：其独特的三维对称流体通道，使得微流体能够在三维空间中相互作用，更容易实现液滴或纤维生成等效果。
由于特定流体不直接接触通道壁，能够有效防止微通道堵塞。与PDMS和PMMA微流控芯片相比，毛细管微流控芯片不需要光刻等复杂微加工技术，大幅降低了制作成本，简化了制作过程。
玻璃毛细管具有较高的硬度、耐热性和耐压性，可应用于高压电离等领域。此外，毛细管的化学稳定性好，不易溶胀且耐化学腐蚀，对常见有机试剂具有较强的耐受性，适用于多种物质的输送或作为微反应器，应用范围广泛。
1. 基于毛细管微流控芯片的液滴生成方法
1) 毛细管微流控芯片液滴生成原理
毛细管生成液滴的方式主要有两相共流型(Co-flow)和逆流聚焦型(Flow focusing)两种。在两相共流型中，连续相流体和分散相流体的流动方向相同。
由于分散相出口末端的尺寸小于通道的尺寸，在出口处形成一定的压力梯度，分散相流体受到四周环形连续相流体的挤压和剪切作用逐渐变细。当液-液界面的表面张力不足以平衡剪切力时，分散相流体会断裂并形成液滴。
在逆流聚焦型中，连续相流体与分散相流体的流动方向相反。分散相流体在相反方向的连续相流体均匀剪切力作用下，形成液滴。
2) 毛细管微流控芯片在液滴生成方向的应用
a) 单包裹液滴
毛细管微流控芯片的主要功能之一是生成微滴。通过不同的毛细管嵌套方式，在制备聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)纳米颗粒的实验中，发现与共流聚焦相比，逆流聚焦更容易产生更小尺寸的液滴。
在采用逆流聚焦方式制备单分散液滴时，通过调节两相流速比和锥形孔内径，可以探究不同的液滴生成模式。
这一过程可用于制备尺寸和频率可调的PLA与聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微粒，为实现药物在人体内的可控释放提供了实验依据。
b) 双包裹液滴
通过改变玻璃管的嵌套方式和入口方向，可以采用一步法或串联两步法生成多种类型的双包裹液滴。利用一步法，研究人员制备了聚苯乙烯靶球，为未来的激光聚变实验奠定了基础。
此外，使用光聚合法将相变材料包裹在微胶囊壳中，提高了包封率，为相变材料的存储提供了新的解决方案。
通常，一步法制备的双包裹液滴多为核壳结构液滴。研究人员则通过串联两步法，成功制备了包含多个单分散内部液滴的双包裹液滴。
通过调节流体流速、流体配方和微结构的几何形状，能够精确控制内部液滴在外液滴中的数量和堆积密度。
c) 液滴的多包裹生成与液滴切分
多包裹微胶囊中通常包含多种试剂，可在生物治疗中实现多组分药物的顺序释放，同时避免交叉污染。
由于不同规格的毛细管能够灵活实现多种嵌套方式，通过不同毛细管组装形成的微流控装置，还可以用于制备多重包裹和多核包裹的微胶囊。
在此基础上，还可以实现液滴的分裂，为液滴尺寸的控制和批量生产提供了新的技术手段。
此外，通过将锥形口玻璃毛细管与3D打印技术相结合，可以制备Janus微滴和磁响应微滴，使毛细管微流控芯片有望在传感器和致动器领域得到应用。
2. 基于毛细管微流控芯片的纺丝方法
1) 离子交联法
离子交联法生成微纤维的基本原理是海藻酸钠与钙离子接触时迅速发生离子交换，快速形成凝胶。利用毛细管的多种嵌套方式，可以生成多种形式的微纤维。
此外，将玻璃毛细管插入PDMS中，并通过等离子体键合制作微流控芯片，可以实现壳聚糖-海藻酸钠超细纤维的微流体湿法纺丝，并包封HepG2细胞。
通过改变毛细管的嵌套方式，还可以生成海藻酸钠中空纤维，将细胞、酶等引入中空纤维管中，这在微血管化组织工程和生物催化微化学反应器中具有重要应用价值。
2) 紫外聚合法
紫外聚合法生成微纤维的基本原理是，当含有光引发剂的毛细流体受到紫外光（通常为365nm）的照射时，通过聚合和交联反应实现快速固化。
在制备微纤维时，紫外聚合法通常与离子交联法联用。利用紫外聚合的快速性，制备出的含纺锤结或细胞的微纤维在尺寸和排列方式上具有更高的可控性，为微纤维在生物组织结构中的应用提供了实验基础。
将玻璃毛细管插入PDMS中，组装成的微流控芯片能够通过紫外聚合快速固化超细纤维，不仅实现了酶在纤维中的固定，还可以制备用于生成三维组织工程支架的PLGA微纤维。
3) 溶剂交换法
溶剂交换法生成微纤维的基本原理是，通过让分散相中的溶剂自由扩散到外相溶液中，随着溶液的流动，将分散相中的聚合物等成分固化并收集起来。
螺旋和超螺旋结构在实现组织功能方面至关重要。利用毛细管嵌套组成的微流控芯片，可以连续且可控地生成螺旋和超螺旋微纤维。
通过调节各相的流量和流速，可以精确控制这些微纤维的尺寸参数，制备不同规格的微纤维。这种超细纤维在磁响应弹性微致动器中展现出优异的拉伸性能，并具有广阔的应用前景。
3. 玻璃毛细管微流控芯片的其他应用
除了上述应用外，光学技术与微流控技术的结合也带来了许多创新。例如，将毛细管微腔作为流体通道，利用其管壁截面的环形谐振器结构，可以通过空间光泵浦等方式作为泵浦源，在微流控芯片上实现低阈值、波长可调的光流激光器。
此外，利用二氧化硅玻璃毛细管的高品质因子光学谐振腔（WGMs）和良好的折射效果，还能实现对生化液相样品的探测。
在质谱分析中，为减少样品用量、缩短分析时间和降低成本，将微流控芯片与质谱联用，可以快速检测微量样品。
例如，将毛细管或喷针安装在PDMS材质的微流控芯片流道末端，能够实现比直喷更稳定的效果，且溶液消耗量小、所需电压低，检测速度显著提升。这种方法可用于氨基酸混合物和神经细胞中化学物质的分离检测。
毛细管因其光滑内壁和优良的表面性质，常被用作样品或试剂的存储器或输送器。通过将涂有聚酰亚胺涂层的玻璃毛细管连接在陶瓷板上，可以作为驱动器操控毛细管中的液滴。
毛细玻璃管还可以作为样品或试剂储存器，通过阵列形成的微流控酶联免疫吸附测定（ELISA）装置，能够减少分析检测时间和样品用量，广泛应用于生物医学和研发实验室中的快速生化分析。
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