纳米技术的发展促进了生物实验设备的小型化发展，原本要占到整个房间的设备和仪器，现在已经变得和人的拇指一样大小了，这就是“片上系统”。通过光刻技术在金属或半导体的表面制造出纳米级别的纹路，经过科学家们的精心设计，就能够在纳米尺度上，构建出一个精巧复杂的“实验仪器”出来。通过应用片上系统技术，科学家可以在芯片上集成多种实验室功能，有助于实现大批量重复性的实验和实验过程的自动化、标准化。
相比较传统的实验方法，片上系统技术极大地减少了实验过程中的药品消耗，有助于降低成本，以及提高分析响应结果的时间。此外，它还可以更好地控制样品浓度及相互作用，以减少化学废物的数量。运用片上技术，企业可以通过批量生产来帮助科学家们开发高度紧凑的微型“实验室”。
但是，作为新兴技术，片上系统技术还有其不成熟的地方。有些物理和化学效应在微观水平上更为显著，这会导致在使用片上系统进行实验时，会出现相比于宏观实验更为复杂的情况（比如物理上的毛细效应等），这可能导致实验结果不够准确，或者和宏观上的结果大相径庭。
迄今为止，大多数有关片上技术的研究集中在医疗诊断应用领域，例如在医院门诊室或在无法使用实验室设施的地方使用。科学家们还探索了片上技术在对生命科学中的几种应用，包括在蛋白质结晶研究、DNA或RNA测序中的潜在用途，以及研究细胞的分化和生长模式，为人造器官或医疗领域提供理论支持。
片上系统对于传统实验来说是一场极大的科研革命，但这种技术的商业化仍旧面临着许多挑战。因此，尽管许多科学家在过去几年成功地展示了一些关于片上系统的理论模型和实验室样品，但目前，只有少数基于片上系统的实际应用成功进入了市场。
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