在快速发展的微流控领域，颗粒操控技术正逐渐成为跨学科应用的关键技术。利用精确管理微量液体和单芯片多系统集成的能力，其涉及在流体环境中对微纳米尺度的实体进行有效控制和引导。精准操控循环肿瘤细胞、细胞外囊泡、化学试剂以及各种其他颗粒对于高通量筛选、疾病诊断及细胞水平的生物学研究至关重要。将颗粒操控技术整合到芯片实验室系统，可为现场快速诊断、个性化医疗和便携式分析系统带来新的范式。

近日，569vip威尼斯游戏胡国庆教授团队联合大连理工大学薛春东副教授团队在英国皇家化学会期刊 Lab on a Chip 发表了题为“Particle manipulation under X-force fields”的Critical Review，系统阐述了X力场下颗粒操控的最新进展，并对未来发展方向进行了展望。这篇综述涵盖了颗粒操控的广泛领域，从基础的单模态方法到先进的多模态策略，都进行了深入的探讨。文章首先介绍了六种基本力—流体动力、重力、光学、磁力、电力和声力—的作用机制和单独应用。例如，流体动力操控利用流体动力学特性和通道几何形状，无需外部力场即可操控颗粒，其优势在于简单、高通量和良好的生物相容性，广泛应用于血液分析、微生物检测等领域。光镊技术作为光学操控的代表，利用高度聚焦的激光束捕获和操纵微观颗粒，在单颗粒操控、生物分子相互作用研究等方面具有独特的优势。

然而，单一力场下的颗粒操控在面对复杂应用场景时往往力不从心。因此，该综述重点介绍了多模态操控策略，即结合两种或两种以上力场协同作用，实现更精准、高效的颗粒操控。例如，惯性力和弹性力的结合可以提高颗粒对准和分离的精度；电场和磁场的耦合可以实现远距离操控和实时调节；惯性力与声波的协同则可以提高细胞分选的效率和纯度。文章详细阐述了不同力场组合的优势和应用场景，为多模态颗粒操控提供了全面的指导。

除了传统的六种基本力，该综述还探讨了近年来兴起的几种创新力场，如界面力、热梯度力、浮力和化学梯度力等。这些新兴力场为颗粒操控提供了更多可能性，例如，界面力可用于控制颗粒在不同相界面处的吸附和运动；化学梯度力则可用于实现颗粒的选择性操控。

更进一步地，该综述还关注了人工智能、自主系统、自供电系统和通道结构重塑等前沿技术与颗粒操控的结合。AI 算法，特别是机器学习模型，可以分析颗粒行为、预测运动轨迹并优化操控策略，实现更高效、自主的颗粒操控。微纳米机器人作为颗粒操控的“微型执行器”，能够在微观尺度下完成复杂的操控任务。自供电系统则解决了颗粒操控装置的能源供应问题，提高了其自主性和可持续性。3D 微流控和可伸缩微流控技术则为颗粒操控提供了更灵活、更贴近实际生物环境的操作空间。

最后，该综述总结了当前颗粒操控领域面临的挑战，并对未来发展方向进行了展望。可扩展性、多力场协调控制、以及在复杂环境下的稳定性和可重复性等问题仍需进一步研究。该综述的发表，不仅总结了颗粒操控领域的最新研究进展和未来发展趋势，也为芯片实验室技术在生物医学、材料科学和环境工程等领域的广泛应用提供了有益思路。

论文信息

· Particle manipulation under X-force fields
Chundong Xue^#, Yifan Yin^#, Xiaoyu Xu, Kai Tian, Jinghong Su and Guoqing Hu*（胡国庆，569vip威尼斯游戏）
Lab Chip, 2025, Advance Article
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/lc/d4lc00794h