Nauka o mikrocieczach (ang. microfuidics) łączy w sobie zagadnienia z obszarów inżynierii, fizyki, chemii, nanotechnologii i biotechnologii. Wykorzystuje ona specjalnie skonstruowane układy oparte o bierny (kapilarny) lub aktywny przepływ cieczy przez mikroskopijne naczynia reakcyjne. Właściwości fizyczne przepływu cieczy w mikroskali różnią się nieco od właściwości w wersji „pełnowymiarowej”. Badania z wykorzystaniem sieci mikroprzepływowych pozwalają charakteryzować zachowanie cieczy w układach o różnym stopniu skomplikowania. Układ taki może być zasilany różnymi rodzajami płynów dostarczanymi z zewnątrz w określonych dawkach, a ich przepływ może być regulowany pracą mikrozaworów. Przepływ w mikronaczyniach może być ciągły i dotyczyć jednorodnej cieczy lub może być uzależniony od obecności kropelek i emulsji. Poznanie hydrodynamiki tak skomplikowanych układów pozwala na skonstruowanie doświadczenia w skali pojedynczej mikroskopijnej kropli.

Najprostszym przykładem wykorzystania mikroskopijnych naczyń reakcyjnych są wszelkiego rodzaju chipy (mikromacierze) wykorzystywane w biologii molekularnej do analizy kwasów nukleinowych, takie jak GeneChip czy cyfrowy PCR (ang. Digital PCR) oraz technologie sekwencjonowania nowej generacji. Pierwszą na rynku technologią dedykowaną do sekwencjonowania genomów pojedynczych komórek w mikroobjętościach był system PacBio.

Mikrociecze to jednak nie tylko analiza kwasów nukleinowych. Specjalnie skonstruowane układy mikronaczyń w połączeniu w obserwacją mikroskopową mogą służyć do badania zachowania i metabolizmu komórek bakteryjnych - na przykład ruchu chorobotwórczych pałeczek Pseudomonas aeruginosa. Zdolność tej bakterii do ruchu w istotny sposób wpływa na proces kolonizacji powierzchni, tworzenia lekoopornego biofilmu czy migracji komórek podczas gojenia się zainfekowanych ran. Grupa badaczy z Uniwersytetu Guelph w Kanadzie wykorzystuje do obserwacji układ mikronaczyń o różnej geometrii i właściwościach mechanicznych, pozwalający na precyzyjną manipulację rodzajem dostarczanych związków chemicznych i tworzonym przez nie gradientem. Badania tego typu pozwalają na projektowanie określonych typów powierzchni biomedycznych o właściwościach antybakteryjnych.

W Polsce wiodącym ośrodkiem badającym układy mikrocieczy jest grupa badawcza Mikroprzepływów i Płynów Złożonych Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Tworzone tam zautomatyzowane układy mikroprzepływowe pozwalają na przeprowadzanie setek lub tysięcy analiz próbek zdeponowanych w małych objętościach, dzielenia ich, łączenia, mieszania i obserwowania procesów zachodzących w mikrokroplach. Przykładowo, analizy z użyciem kropli cieczy zamkniętej w fazie olejowej pozwalają traktować każdą kroplę jak oddzielne naczynie hodowlane. Grupa profesora Piotra Garsteckiego wykorzystała ten system do szybkiej hodowli i oznaczeń ilościowych aktywnych metabolicznie bakterii tlenowych. Z użyciem fluorescencyjnego znacznika dodecylorezorufiny umożliwia ona oznaczenie ilościowe bakterii tlenowych w ciągu pięciu godzin mikro-hodowli. System tego typu pozwala na skrócenie czasu badania przeżywalności bakterii na przykład w testach oznaczania antybiotykooporności.

Technologie mikroprzepływowe to idealne narzędzie to badań biochemicznych, obserwacji interakcji między pojedynczymi komórkami, analizy biofilmów bakteryjnych czy długoterminowych badań nad powstawaniem lekooporności oraz nad procesami ewolucji mikroorganizmów. Wygląda na to, że na kolejne przykłady zastosowań mikrocieczy w biotechnologii nie będziemy musieli długo czekać.