生物颗粒操控对于诊断学、治疗学及生物学研究至关重要。微流控技术具备高通量与精准调控的优势，但传统牛顿流体相关方法面临高流速导致细胞损伤、亚微米颗粒分选效率低下等挑战。为解决这些局限，粘弹性流体的引入实现了无需外场的尺寸依赖性颗粒分选。然而，单一粘弹性流动系统因存在聚焦稳定性差、复杂生物样本适配性不足、跨尺度分选效率低等问题，难以满足临床级生物颗粒操控需求。为克服上述难题，研究人员采用鞘流辅助策略，通过多流层流机制调控流体界面。在此过程中，鞘流辅助弹性惯性效应可压缩颗粒迁移路径，提升微/纳米级颗粒操控效率。

近期，齐鲁工业大学生物工程学院黄晓文教授、西安电子科技大学生命科学技术学院赵磊副教授发表综述，通过理论建模、参数分析、界面效应机制阐释及生物医学应用案例，系统阐明了鞘流辅助粘弹性微流控技术的核心原理与优势，聚焦该技术在微/纳米生物颗粒分离富集中的实践价值，同时指出当前技术瓶颈与未来研究方向。相关研究成果以 “Sheath-assisted microfluidics for elasto-inertial manipulation of micro/nanoparticles: From theory to biomedical applications” 为题目，发表在期刊《Droplet》上。

本文要点：

1、本文系统探讨了鞘流辅助弹惯性微流控技术的理论框架与生物医学应用。

2、列出了流体参数及理论模型，旨在阐明弹性-惯性耦合对颗粒迁移的调控机制；通过分析鞘流与样品流之间界面效应驱动的颗粒迁移行为，本文深入探讨了其潜在机制、影响因素及应用前景。

3、总结了法向应力差与弹性升力在诱导颗粒迁移中的作用，重点阐述了这些力如何实现颗粒的精准操控与分离。

4、根据直通道、螺旋通道及不规则微通道设计，对粘弹性-惯性鞘流辅助系统进行了分类，并概述了其生物医学应用。

5、最后，提出未来研究方向，以期深化对粘弹性流体界面效应的理解与利用，推动微流控技术在高精度生物医学领域的发展。

一张图读懂全文：

界面调控是该技术实现颗粒精准操控的关键，主要分为平行注入（分层共流）和同轴注入两种方法，二者对比见下表：

图1 鞘流辅助弹惯性微流控技术对微/纳米颗粒的操控示意图

图2 聚合物链动力学与流变学基础

图3 鞘流辅助流多力相互作用机制

图4 不同位置样品流的直通道挤压方式

图5 直通道中鞘流辅助弹性惯性效应在微尺度生物颗粒操控中的应用

图6 使用鞘流辅助弹性惯性微流控系统进行外泌体分离的实验装置

图7 螺旋通道中鞘流辅助弹性惯性生物颗粒分离示意图

图8 带侧室的鞘流辅助弹性惯性微流控装置

图9 其他类型通道的鞘流辅助弹性惯性微流控装置

论文链接：https://doi.org/10.1002/dro2.70048

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