自然界中許多生物表面都呈現出圖案化的陣列結構，不同的形狀、尺寸、寬度及排列方式等使得動、植物表面表現出各種奇特的潤濕特性，例如超疏水性、超親水性、各向異性潤濕性、定向潤濕性等。

由于材料表面不同的化學性質和特殊結構，導致流體在各個方向呈現出不同的潤濕特性，使得流體在通道表面定向潤濕。這種特殊流體控制行為在自然界普遍可以觀察到，如圖所示，液滴在微米級定向堆疊排列的鱗片結構上會沿著固定的方向滾動；一些植物也具有類似的分級復合結構，如圖所示，錐形棘狀突起的多級微結構表面，具有梯度性微溝槽和倒刺，可以控制液滴從突起的尖端向根部運動，尖端上的倒刺還能加快液滴的定向運動速度，實現良好的集水和水運輸效果。

不少學者受自然界生物表面微結構啟發，并在表面的親疏水各向異性這一特性上進行了大量研究，提出并討論了這一新興和快速發展的領域目前面臨的挑戰和前景，采用許多控制方法設計微流控芯片，使微流控芯片在各行各業得到更廣泛使用。

在蛋白質樣品分析研究中，Lyons 等人提出如三角形等特殊類型的非對稱微觀尖銳結構可制備不同形狀液滴用于樣品分析。并且采用非對稱微觀結構構造各向異性潤濕表面來實現毛細管微流體樣品運輸，通過表面輔助激光解吸/電離質譜分析多肽。

You 等人提出一種新的基于聚多巴胺的微流體系統，通過在超疏水納米結構陽極氧化鋁（AAO）表面上使用親水性聚多巴胺制造親水微圖案來控制微流體。它是一種無泵節能的微流體系統，可在重力作用下運行。

在細胞培養研究中，Efremov 等人在具有圖案化、超疏水邊界的親水性多孔聚合物基板上引入了多種細胞類型的圖案化，通過控制 MLTy-mCherry 和HeLa-GFP 細胞系在薄的超疏水邊界上的遷移，發現 HH/SH 模式可防止細胞遷移，并可用于精確培養多種細胞類型。

在微液滴制備研究中，劉鳳儀等人研制出一種通過表面潤濕驅動液滴生成微流控芯片。一旦在芯片上加入一滴油和水樣，無需任何電源和設備，即可自發產生液滴。通過將集熱器的注油管連接起來，將虹吸泵進一步集成到微流控芯片中，解決了實際應用中的高吞吐量和穩定性問題，為生物醫學樣品中自給自足和便攜式 W / O 液滴的產生提供了絕佳的機會，從而具有床旁測試（POCT）的潛力。

在微流控芯片制造研究中，Wu 等人提出并演示了一種用于 PDMS 微流體的“自圖案化涂層”的新方法，其靈感來自具有滑粘性圖案和超親水植物葉子的納米布沙漠甲蟲。蒸發后選擇性地將涂層溶液沉積在粗糙的 PDMS 表面上，該表面由 O2 粗化 SU-8模具復制等離子體，方便 PDMS 與玻璃粘合兼容。

Lai 等人研究了分子量分別為PEG6000 和 PEG1000 的聚乙二醇（PEG）在 PDMS 上的涂層，作為快速成型的抗粘性層，以及 PDMS 在微流控芯片應用中親水性和背光光學性能的表面修飾。實驗發現PEG1000-PDMS 具有良好的親水性，透明度和抗粘性，在毛細管驅動的微流控芯片應用中具有良好的發展前景。