微流控技术是指在微米尺度上进行流体操控的技术，是一个包含化学、光学、生物学、流体力学和微纳加工等多学科交叉的新领域。利用微流控技术可以将实验室所涉及的样品处理、反应、分析以及细胞培养等一系列操作集成到微通道操作单元中，具有高通量、集成化、低成本等显著优势。由于它在生命科学、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等多学科交叉的崭新研究领域。
其中，微流控液滴皮升注射芯片是一个非常重要的多步生化微反应操控工具，它可以可靠而有效的向预先生成的海量液滴中高通量的注射皮升体积的试剂。到目前为止，微流控皮升注射技术在酶资源的高通量筛选、菌株选育、单细胞测序、病原微生物检测等领域都有成功的应用。但是，经典的液滴皮升注射技术存在一个严重的问题，即在液滴注射的过程中液滴间存在试剂的交叉污染，这极大的限制了液滴皮升注射技术的应用。近日，在国际分析化学领域著名期刊《Analytical Chemistry》上在线发表了中国科学院微生物研究所杜文斌课题组的最新研究成果“可控且无交叉污染的微流控阶梯式注射技术”（Tunable and Contamination-free Injection with Microfluidics by Stepinjection, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c02721），该技术（Stepinjection）可实现液滴间无交叉污染的皮升注射。
杜文斌研究员课题组基于传统的液滴皮升注射芯片，提出了新颖的液滴阶梯式注射芯片（stepinjection），该芯片在试剂注射通道出口处设计了一个液滴流动通道突然变宽的阶梯式通道。相比于传统的液滴皮升注射芯片，该芯片不仅表现出更好的注射性能，如注射体积范围更大，注射后试剂混合效果更好等，更重要的是，该芯片可以实现向液滴中无交叉污染的注射试剂，最高无污染的液滴皮升注射的通量可以达到约1700液滴每秒。阶梯式液滴注射芯片未来可能在单细胞测序、酶反应分析、超多重数字PCR检测、合成生物学等领域有重要应用。
微生物研究所博士研究生胡倍瑜为该论文第一作者，杜文斌研究员为该论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国际海洋资源调查与勘探项目、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点项目等项目的支持。
