恰逢所庆七十周年，作些许回忆，纪念从事微流控芯片研究二十年。

1978 年，我参加了改革开放后的第一次全国研究生统考，10 月，被中国科学院录取，成为大连化学物理研究所的研究生，并先后师从张乐沣教授和卢佩章教授取得硕士、博士学位。毕业后留所，随即入选为德国洪堡基金的学者，到德国，随后又在比利时从事色谱研究。1989年5 月回国，带领课题组开启我国的毛细管电泳研究，历时10 年，赶上了它作为主流技术主导人类基因组工程和大规模测序的历史进程。90 年代后期，我将课题组引入全新的微流控芯片领域，至今整整20 年，从芯片电泳到芯片实验室，从简单分离到大规模筛选，现已完成了以微流控芯片为基础平台，以细胞为核心对象，覆盖从单细胞分析到全器官仿生的整体布局。

微流控芯片又称芯片实验室，是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。现阶段，主流形式的微流控芯片指的是把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米甚至更小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学、生物医学、材料学、光学等不同实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在流体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。

微流控芯片已被认为是当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的战略领域。2017年，科技部把微流控芯片定位为一种“颠覆性技术”，而微流控芯片中的重要分支——器官芯片则被世界经济论坛（达沃斯论坛）评为2016年世界“十大新兴技术”之一，与无人驾驶汽车、石墨烯二维材料、区块链等并列。

20 世纪90 年代后期起，我们在中国科学院大连化学物理研究所开始了长达20年的微流控芯片研究历程。

1999 年，差不多在国际范围微流控芯片研究刚刚兴起的同一时间段，我们在十年毛细管电泳研究的基础上建立了微流控芯片研究团队，第一阶段的工作是从芯片电泳入手，集中于芯片设计研制，检测装置搭建和单元操作的芯片化。在此后的几年时间内，我们搭建了第一台微流控芯片激光诱导荧光仪，用注塑法制得第一批PMMA微流控芯片，并开始了第一轮应用研究，其中包括完成了对226 例高血压病人、159 例肿瘤病人和200 例乙肝病人的相关基因检测和筛查。特别是，在2003年SARS肆虐期间，课题组实现了基于微流控芯片的18 例疑似SARS患者咽拭子样品冠状病毒的快速检测。2005年，课题组第一批成果“全集成微流控芯片体液DNA 分析系统”和“运动员体能指标微流控芯片检测系统”的研制先后通过了中国科学院和科技部组织的现场验收，得到了与会专家的高度评价，认为成果符合未来疾病诊断家庭化、个体化的趋势，具有广阔的市场前景。

在这一阶段，课题组长年有20~30 名学生在实验室工作，以博士生为主。他们来自化学、医学、药学、生物学、物理学和工程学等不同专业，其中有医学背景的占到了四分之一，满足了微流控芯片作为一种典型的多学科交叉科学技术的特殊需求。在这样一种环境中，同学们得以在学生时代就学会和不同领域的同学、同事密切接触，相互理解、相互渗透。2004年，我们搭建了大连化物所第一个细胞实验室，开始规模化微流控细胞芯片研究；经过2~3 年的艰苦努力，课题组完成一系列的细胞培养，多种细胞共培养和多种细胞三维共培养的工作，其中，关于细胞水平高通量和高内涵药物筛选的研究，细胞水平药物代谢研究，以及模式生物水平高通量药物筛选研究的工作，在一年多时间内连续三次被本领域最重要刊物Lab on Chip作为封面文章刊登，引起国际微流控芯片和药物筛选领域的广泛关注。模式生物线虫的工作发表后，下载量和引用率居高不下，并很快被英国皇家学会的ChemicalBiology作为亮点报道。2009—2010年，课题组在国际上率先提出用蜡作为疏水性材料和硝酸纤维素膜取代普通滤纸，用喷蜡打印的方法，大规模制备一次性使用的纸质芯片。论文入选为Webof Science 数据库高引用论文（highly cited paper），被Analytical Chemistry杂志重点介绍。团队重要论文的高引用率被长期保持，以至于到2018年，我仍入选了Elsevier中国高被引用学者（ChineseMost CitedResearcher）的名录。

从2006 年到2013年，我们先后撰写，并由科学出版社出版了《微流控芯片实验室》《图解微流控芯片实验室》和《微纳流控芯片实验室》3 部专著。成书过程中，团队从思想、内容到逻辑、文字，对全书的方方面面作了反复的讨论、充实、推敲和斟酌，力求引证梳理兼有，综合分析并重，迹浅意深，言近旨远。特别是，以作者实验室的工作贯穿始终，字里行间渗透着来自第一线劳作的艰辛。与此同时，在我入选英国皇家化学会会士、担任国际Electrophoresis(电泳)杂志副主编和Lab on Chip(芯片实验室)杂志编委期间，还先后主编了Lab on a Chip：Focus onChina（RSC出版社），Miniaturization in Asia Pacific，Micro-Nanofluidics in Asia Pacific（Wiley出版社）等5 本专辑和1 部英文专著Microfluidics: Technologies and Applica tion（Springer出版社）。这3 部中文著作、1 部英文著作和5 本英文专辑，连同团队关于微流控芯片的近300 篇学术论文、70 余项专利等，作为微流控芯片领域极为宝贵的财富积累，对我国及国际微流控芯片事业的发展起到了非常重要的推动作用。基于以上这些研究成果，我们团队先后获得2002年辽宁省自然科学奖一等奖，2007年辽宁省科技进步奖一等奖，以及2010年国家科学技术进步奖二等奖。2009年，中国科学院大连化学物理研究所建所六十周年大庆，评选全所自1999年到2009年十年间的十大科研成果，课题组的“生物医学中的微流控芯片”作为生物技术部的唯一项目入选。2009—2010年，课题组先后完成兔软骨组织培养，以及带有肝微粒体的药物代谢等器官芯片的前期工作；2010年10 月，在北京香山会议上，我向与会代表正式宣布启动微流控仿生器官芯片的研究。

2011 年6 月，受所领导委托，我曾为所里的青年研究人员作了一个题为“思想先行”的报告。在报告中，我提到科学家要有扎实基础、敏锐直觉和宽阔视野，科学家应该具备的基本能力是“看得准，抓得住，做得好”。也就是说，在科学发展的关键时刻，一定要能精准把握科学研究的前沿方向，看准是引导的基础；看准之后，要摆脱种种干扰，努力抓住，允许小的偏离，确保大势不变；真正抓住之后，更要“大胆假设，小心求证”，宁拙毋巧，宁朴勿华，倾其所有，一丝不苟地把它做好。在报告最后，我提到了这么一段话：“学术界总是要有点思想的，好的学术思想一般是独立的，独立的学术思想是一个科学家有别于其他科学家的本质属性，形成独立的学术思想应当被看成是科学家一生最重要的追求。”在这种行为准则的影响下，我们不断强化前瞻性学术思想，精准操控自身的学科方向，带领团队，跨过一个个艰难险阻，超越自我。“思想先行”的典型例子是，从1992年到2007年的15 年中，我们课题组以92%的极高成功率申请到包括3 项重点基金在内的11 项国家自然科学基金，这些数据，无论是密度还是强度，至今依然在大连化物所名列前茅。

此后，按所里政策，大连化物所微流控芯片团队的工作交由团队培养的博士秦建华管理。2011年5 月，我受聘于大连理工大学，帮助原大连化物所微流控芯片团队博士、大连理工大学罗勇建立大工微流控芯片药学研究组，恢复器官芯片研究；次年，大工细胞室建成；2012年，原大连化物所微流控芯片团队博士后、大连医科大学刘婷姣研究组开始微流控肿瘤芯片研究；年末，在刘中民教授支持下，微流控芯片材料研究小组在大连化物所低碳催化与工程研究部成立，开始基于微流控芯片的高性价比材料研制工作；2013年，科技部新药重大专项课题“基于微流控芯片的新药研究开发关键技术(2013ZX09507005)”启动，大连团队的器官芯片研究纳入国家重大计划；2015年，原大连化物所微流控芯片团队博士陆瑶在耶鲁大学从事5年研究工作后回所，中国科学院大连化学物理研究所单细胞分析研究组成立，承担基于微流控芯片的单细胞分析和器官芯片微环境精准测量工作，我重新回组；2016年，化物所陆瑶组、大工罗勇组和大医刘婷姣组等三个由中国科学院大连化学物理研究所微流控芯片研究团队衍生的研究组正式联合，成立理-工-医学科交叉，研究所和高等学校融为一体的大连微流控芯片研究团队，把大连的微流控芯片研究推向一个全新的阶段。

2014 年，中国科学院大连化学物理研究所刘显明博士主持的数字液滴项目和南方科技大学程鑫教授的半导体有源矩阵技术结合，合作开始微流控数字液滴中央处理器的设计与实施研究，探讨两种截然不同的芯片深度对接的可能性，一旦成功，精准操控在平面上移动的成千上万计的用作反应器的数字液滴，有望被用于大规模测序中的文库制备；同年，大连理工大学罗勇微流控芯片药学研究组和大连医科大学林洪丽教授团队合作，开始微流控肾芯片研究；此后，大连微流控芯片研究团队先后和中国科学院过程研究所杜昱光团队、东南大学黄宁平团队、大连医科大学马国武-刘慧颖团队等合作开展肠芯片、心脏芯片、口腔芯片等的研究，2018年，科技部“中医药现代化研究”重点专项“基于器官芯片技术的中药安全性有效性评价体系”获批，大连微流控芯片研究团队承担其中的器官芯片构建与应用，第一次把器官芯片直接应用于一个实际领域；2018年3—5 月，我以德国洪堡基金学者的身份，再次到德国作学术访问，构划《器官芯片》一书撰写大纲，并和国际微流控芯片研究先驱，欧洲生物技术终生成就奖得主AndreasManz 教授一起探讨微流控芯片的下一轮发展趋势；2019年2 月，大连微流控芯片研究团队根据多年研究的积累，由林炳承、罗勇、刘婷姣和陆瑶合著的《器官芯片》一书脱稿，交由科学出版社于2019年秋出版。与此同期，大连微流控芯片研究团队一批成果也先后在PNAS，Biomaterials和AdvancedScience等重要刊物发表。

微流控芯片的重要性在于：它是当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的潜在战略领域，是一种注定要被深度产业化的科学技术，微流控技术需要向产业转化，微流控事业需要薪火相传。我曾在2001年被评为全国优秀博士论文指导教师，也曾在美国、加拿大等国家的很多所大学或研究机构担任客座教授，现已直接培养了70 余名学生，以博士研究生和博士后为主，至今仍有一些学生在读。现在，这批学生中已有三十多位教授、副教授和公司的老总或高管，他们仍然从事微流控芯片领域的工作，正领导着各自的微流控芯片研究团队或微流控芯片公司，活跃在全国各地，有些团队的研究工作已卓有成效，有些公司的队伍和产品已初具规模，第一个微流控产业化研究院已在广州成立。这些大连化物所的微流控芯片校友在中国微流控芯片事业的发展中占有举足轻重的地位，他们是中国第一代微流控芯片研究和开发队伍的中坚力量，他们的工作和国内其他团队的工作一起，构筑了中国微流控芯片研究和开发的核心基础。我们已经建立了一个大连化物所微流控芯片校友的年会制度，年会定位为小型、高端，并以需求导向、产业引领、学科交叉和深入讨论为主要特色，现已持续六届，正逐渐发展成全国性的微流控芯片重要论坛。