微流控等速电泳：理论与应用

等速电泳（ITP）是一种多功能电泳技术，可用于样品预浓缩、分离、纯化、混合以及化学反应的控制与加速。尽管该基本技术已有近百年历史且被广泛使用，但一直需要一份易于理解、简明且严谨的ITP理论与分析综述。这一点十分重要，因为过去二十年间该技术的关注与采用不断增长，尤其是由于其在微流控中的实现以及与片上化学和生化分析的结合。我们在此提供一份ITP理论综述，强烈侧重于从物理化学第一性原理出发的稳态与非稳态输运，包括物种守恒、电流守恒、电荷中性近似、弱电解质pH平衡，以及支配输运动力学的所谓调节函数。我们将这些普遍适用（于所有类型ITP）的理论讨论与ITP在微流控系统领域的应用相结合，特别是片上生化分析。我们的讨论涵盖弱电解质与强电解质ITP聚焦的支配原理、峰模式与平台模式下的ITP动力学、仿真工具综述、实验工具与检测方法、ITP用于片上分离与痕量分析物操控的应用，以及微流控ITP系统的设计考量与挑战。我们以对未来可能研究方向的评述作结。本综述旨在帮助科学与工程界更容易地获取ITP分析与设计原理，并为ITP在微流控中的进一步采用提供严谨基础。