微流体技术自20世纪90年代初出现以来，已广泛应用于纳米颗粒的催化、合成、纯化、分离和富集等领域。相比传统方法，它能对微小体积实现精确控制，减少样品损耗，并通过精准泵送系统提高重复性。
同时，微流体装置具备模块化和结构多样化的优势，适用于连续化生产并可根据需求灵活调整结构。通过并联多个芯片或模块，还能轻松扩展处理吞吐量，满足不同规模的生产需求。
参考文献：Microfluidic Nanoparticle Separation for Precision Medicine – PMC
1. 被动微流体技术
1) 确定性横向位移
定量评估表明，DLD 技术适用于纳米颗粒分离，分辨率可达 20 nm，但处理通量较低（最高约 0.2 nL/min），且对设备精度和操作技术要求高。
为提升通量，Smith 等人通过并联 1024 个 DLD 芯片，实现从血清和尿液中高效分离外泌体（产量达 ≈50%）。
RNA 测序结果显示，nanoDLD 分离的外泌体在基因表达上更具一致性，富含 miRNA、rRNA 含量低，并成功检测出前列腺癌相关 RNA 标记，证明其在疾病诊断和监测中的潜力。
DLD分离效果亦受柱状体的形状影响。
2) 惯性微流体
在传统微流体中，流动主要为斯托克斯流（Re ≪ 1），惯性可忽略；而惯性微流体在 Re 介于 1 到 100 之间时，惯性效应显著，导致非线性流动现象如惯性迁移和二次流。
其结构主要分为四类，其中直通道类型通过迪恩拖拽力和惯性升力实现粒子大小依赖的聚焦与分离。
尽管该方法已成功用于分离细胞，但对于纳米颗粒而言，所需的聚焦长度极长，不具实际应用性。
为解决此问题，Mutlu 等人提出振荡惯性聚焦技术，通过高频切换流向延长聚焦路径，将分离能力扩展至小至 500 纳米的粒子，显著提升了惯性微流体在纳米粒子处理中的适用性。
3) 微流体过滤
微流体过滤（MF）与窄带超滤（UF）和切向流过滤（TFF）类似，均通过多孔膜按孔径分离纳米颗粒。
尽管死端过滤在高泵压下能实现高纯度，但易堵塞并可能损坏颗粒，而TFF则需较长处理时间。
尽管存在挑战，MF在外泌体、生物大分子及纳米颗粒分离中已表现出良好应用。
Liu等人开发的ExoTIC平台通过模块化设计实现不同孔径过滤模块的组合，可高效分离不同大小的EV，处理能力比传统UC方法高约4–1000倍，且支持并行操作。
该平台成功应用于多种体液样本，分离效果与UC高度一致，具备在癌症等疾病中开展敏感蛋白质组和转录组标志物检测的潜力，适用于下游即时诊断。
4) 夹流分馏
收缩流分馏（PFF）通过在交汇处设置狭窄通道，实现颗粒在流动中的大小依赖性分离，已广泛用于生物颗粒处理，但初期吞吐量较低（70–560 µL/h）。
为提升性能，Lu 等人提出惯性增强型 PFF（iPFF），通过延长夹紧段引入惯性升力提高通量。
进一步发展为弹性惯性 PFF（eiPFF），借助粘弹性鞘液增强颗粒向侧壁迁移，提高分离分辨率与效率。
其他方法还包括优化颗粒在收缩段的行为，以分离外泌体与凋亡小体。
PFF 尤其适用于尺寸差异显著的颗粒，如利用其从精液中高效分离病毒。
RF-iPFF 技术结合惯性升力与逆流，显著提高了分离效率和吞吐量（提升约10倍）。
5) 粘弹性微流体
Fan 等人通过设计高纵横比且横截面逐渐缩小的微通道，有效聚焦500–860 nm的颗粒，并利用血浆天然粘弹性从血液中分离外泌体。
Nam 等人进一步开发了并行粘弹性系统，实现分离效率约为离心法的4.8倍，且具良好生物相容性。
Meng 等人则引入双模块系统处理全血，实现87%回收率和超97%纯度，并证实其分离的外泌体在蛋白质组成和粒径分布上与超速离心法相当。
结合下游如表面等离子体共振分析，该技术有望成为临床sEV监测和疾病诊断的高效工具。
2. 主动微流体技术方法
1) 声流体学
声流体技术结合声波与微流体，用于温和操控生物粒子，已广泛应用于胞外囊泡、病毒和生物大分子的分离与检测。
根据声场形式，声流体技术分为体声波（BAW）与表面声波（SAW）。
BAW通过压电材料振动产生驻波，但因材料热效应和波长限制，其在纳米颗粒操控中受限。
新设计通过声涡旋形成虚拟通道，避免结构堵塞与颗粒损伤，并结合DLD实现对小至150 nm颗粒的高效回收，展现其在纳米颗粒处理中的潜力。
SAW 则通过叉指换能器（IDT）产生表面声波，具高精度与小型化优势，适用于高灵敏粒子操控与分离。
2) 微流控芯片电泳
微流控芯片电泳（MCE）融合了凝胶电泳、毛细管电泳、介电泳等技术，利用带电粒子在电场中行为的可预测性，广泛应用于生物大分子和金纳米颗粒的分离。
该方法通过粒子的尺寸和电位实现高效分离。
Cho 等人开发的 MCE 系统在分离效率上较 UF 提高了 8 倍，能在 1 小时内处理数毫升样品，保持 EV 内容物完整，适合下游分析。
Marczak 等人则通过离子选择性膜引导 EVs 富集于膜表面，实现对 60–130 nm 外泌体的高效分离与浓缩，处理通量显著提高，并在临床样本中成功验证了其在癌症早筛中的潜力。
3) 场流分离
场流分离（FFF）结合外部力场与微流体通道流场，实现颗粒在不同速度区的分离，已广泛应用于生物和非生物纳米颗粒。
热 FFF（ThFFF）通过热梯度诱导颗粒热泳动，实现高分辨分离，如 Muza 等人结合 LSPR 和 UV-VIS 检测，成功分析 IIP 功能化 AuNP。
Smith 等人则拓展了 ThFFF 在无机纳米颗粒分离中的应用。
沉降 FFF（SdFFF）利用重力或离心力实现分离，尽管生物相容性强并能高效回收核酸，但通量受限。
流动 FFF（Flow FFF）利用交叉流具有广泛适用性和良好生物相容性，膜污染是主要挑战。
ElFFF 通过电场进行分选，适用于带电粒子，但存在生物安全风险；MgFFF 尤其适合磁性纳米颗粒，QMgFFF 系统提升了分离效率，但对磁性依赖限制了其应用范围。
4) 磁泳
磁泳依赖于材料对磁场的响应，物质可分为抗磁性（如水和大多数生物粒子）、顺磁性（如 O₂、NO₂）和铁磁性（如 Fe、Co、Ni）。
抗磁性物质在磁场中表现出轻微的排斥，顺磁性和铁磁性则表现出吸引力，后者可在无磁场下维持磁性。
磁泳对大于 1 µm 的颗粒有效，但在不进行标记的情况下操控抗磁性纳米颗粒仍具挑战性。
为此，刘等人提出利用磁性流体并开发了 FerroChip 微流控装置，成功实现外泌体和胞外囊泡的连续、高效、尺寸依赖性分离，回收率达 94.3%，纯度 87.9%，尺寸分辨率约 100 nm。
5) 光流体学
光学操控利用精确控制的光场实现纳米颗粒操作。
Yin 等人通过可调超透镜柱及相干光束，实现对最小100纳米聚苯乙烯和金纳米粒子的操控。
Wu 等人设计“十字路口”系统，高效分离50/100纳米金纳米粒子，分选保真度达92%以上。
Nan 等人利用空间光调制器实现10纳米分辨率分离金银纳米粒子。
洪等人通过尖锐结构增强电磁场，实现对50纳米金粒子的捕获。
受DLD启发，Zhao 等人开发SWANS系统，利用近场光学晶格实现小于5纳米分辨率，成功分离多尺寸颗粒和细菌。
Shi 等人报道的光流体纳米光子锯齿阵列 (ONSA) 则基于粒子形状施加光学扭矩，实现对金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的高效分选，去除率超97%。
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