1. 液滴微流控和表面增强拉曼光谱（SERS）技术
液滴微流控利用微流体控制技术，在微通道中精确生成、操控和合并微小液滴，为实现高效、灵活和可控的微尺度流体操作提供平台。
SERS技术通过将分析物吸附到金属纳米结构表面显著增强其拉曼检测信号，具备特异性、快速、灵敏检测等优点，是化学物质结构分析和定量检测中无与替代的手段。
基于液滴微流控技术的SERS检测具有以下优势：
1. 避免液体蒸发和记忆效应：液滴微流控系统能防止液体蒸发，避免样品在连续微流控中长时间停留在通道壁上，降低记忆效应的影响。
2. 提高分析物扩散和浓缩效率：通过电动力浓缩、磁性捕获、流体动力聚焦或介电泳等方法，液滴微流控系统能改善分析物向增强基底的扩散效率，提高分析灵敏度。
3. 高通量和高效率分析：液滴微流控系统能生成和操控大量离散液滴，实现高通量分析和高效率反应过程，提高分析速度和效率。
4. 提高重复性和稳定性：通过精确控制液滴的大小和分离，液滴微流控系统能高度稳定地控制实验条件，从而提高拉曼分析的重复性和稳定性。
2. 液滴微流控-SERS技术的应用
1) 化学反应的原位表征
原位表征在理解和优化化学反应中至关重要，能够揭示反应过程中物质结构变化、动力学行为和催化机制。
微流控液滴作为独立反应容器，在化学反应在线监测中具有很大吸引力，因其可精确控制反应试剂，快速优化反应条件，不受外部环境影响。
例如，液滴的高界面面积有利于研究皮克林乳液催化过程。传统批量皮克林乳液通过剧烈搅拌制备，显示出较宽的液滴尺寸分布，难以测量动力学和两相之间的低界面面积。
皮克林乳液的不透明性和紧密相混合使在线研究变得困难，需要取样、破乳才能进一步分析。
利用液滴微流控-SERS实现对皮克林乳液催化的在线原位研究，由于液滴的高界面面积，该方法使酸催化脱缩醛反应产率提高了9倍。
液滴微流控-SERS在监测特殊反应方面具有独特性和潜力，尤其在减少外界环境干扰、排除记忆效应、增大界面效应和连续动态监测等方面，为原位化学反应研究带来了重要意义和广阔应用前景。
2) 单细胞的分析
单细胞分析在揭示个体细胞异质性、深入理解细胞功能、发育和疾病机理方面具有重要作用，同时为个性化医学提供了基础。
从实验室到临床应用，微流体系统中细胞和液滴的分类对研究人员意义重大。
相比常见的荧光激活细胞分选和磁激活细胞分选技术，拉曼激活细胞分选技术能够无标记、非侵入地从同基因群体或复杂细胞群落中识别和分离目标类型、状态或环境的单个细胞。
然而，通量仍然是限制其更广泛应用的主要因素之一。
液滴微流控-SERS技术也被用于单细胞的分子分析。
研究者通过在微滴中包封单个细胞和小麦胚芽凝集素功能化的SERS探针，检测细胞表面分子的表达，从而实现对肿瘤学靶点的研究和细胞间异质性的观察。
微滴为单细胞提供了生存空间，可以积累和分析细胞分泌的代谢物。通过巧妙的反应设计和免疫夹心系统，可以高灵敏地检测单细胞代谢物，同时分析多种代谢物，揭示细胞的功能状态和代谢特征。
液滴微流控-SERS技术在单细胞测序中也具有重要意义。
通过精确封装目标细胞在微滴中，并在后续测序中准确导出，可以实现从单个细胞获得完整基因组序列分析。
这种方法可以用于分离和鉴定具有临床意义的细胞，例如耐药性细菌，并具有高基因组覆盖率和高分辨率的优势。
因此，液滴微流控-SERS技术为单细胞分析提供了一种高通量、高灵敏度和非侵入性的监测手段，在研究细胞异质性、探索细胞功能和代谢特征等方面具有重要意义，并展示了广阔的应用前景。
3) 活性颗粒可控合成用于小分子的检测
结构可控的SERS活性颗粒对于拉曼检测的重复性尤为重要，然而制备均一性好的SERS活性颗粒具有挑战性。
液滴微流控系统制备的SERS活性微粒具有可控的均匀尺寸和形态，主要包括聚合物基质微粒和光子晶体微粒。
研究人员结合自上而下（微滴生成和金属薄膜沉积）和自下而上（纳米颗粒自组装）工艺的优点，提出了一种快速可靠的生成等离子体微传感器的方法。
通过微流控技术高频率和连续生成液滴，空间限域二氧化硅纳米颗粒自组装控制微球体积分数和填充密度，并在微球表面进行物理薄膜沉积，精确形成等离子体纳米结构，成功制备了具有>107平均增强因子的高质量SERS活性基底，且具有良好重现性。
基于液滴微流控制备的微粒还具有尺寸选择性、pH敏感性和温度响应性等特性，展现出对生物小分子的良好SERS检测能力。
因此，基于液滴微流控系统制备的SERS活性微粒可有效提高拉曼检测的灵敏度和重复性，并通过灵活的结构设计应用于复杂样品体系，未来有望在健康监测、疾病诊断和药物残留检测等领域得到广泛应用。
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