微流控診斷設(shè)備的廣泛應(yīng)用

憑借易操作，速度快，可靠性高且成本低廉的特點(diǎn)，微流控即時(shí)診斷工具吸引了一大批粉絲。微流控芯片技術(shù)(Microfluidics)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過(guò)程。

微流控芯片技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。

微流控芯片內(nèi)部具有不同大小的通道，儲(chǔ)液器，試劑，泵和閥，傳感器以及檢測(cè)機(jī)制，可輸出反應(yīng)結(jié)果。LoC(Lab on chip)可以通過(guò)模制塑料或?qū)訅喊逯瞥桑⒖梢源罅可a(chǎn)。微流控診斷技術(shù)具有檢測(cè)時(shí)間短并且檢測(cè)通量高的優(yōu)勢(shì)，是可產(chǎn)生臨床結(jié)果的低成本診斷測(cè)試。 以下是微流控診斷設(shè)備重要的五個(gè)應(yīng)用。

1.傳染病診斷

微流控盒測(cè)試套件是最重要的檢測(cè)傳染病的產(chǎn)品，試劑盒可在診所和家庭中提供快速有效的診斷結(jié)果。POCT診斷工具將有助于控制社區(qū)內(nèi)傳染病的傳播，提供及時(shí)的治療并有效地管理患者。

GeneXpert產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為世界上最先進(jìn)的全自動(dòng)分子診斷平臺(tái)，它能夠?qū)悠分苽?，核酸擴(kuò)增與檢測(cè)完全整合到一個(gè)小小的檢測(cè)試劑盒中，使得即使不具備專業(yè)技術(shù)的人員也可以進(jìn)行復(fù)雜的分子檢測(cè)，檢測(cè)目標(biāo)針對(duì)不同的疾病或病原菌，具有集成度高，檢測(cè)范圍全面，檢測(cè)過(guò)程快捷，檢測(cè)儀器靈活和測(cè)試過(guò)程安全的特點(diǎn)。

BioFire公司的FilmArray微流控芯片是目前已經(jīng)成功商業(yè)化的微流控產(chǎn)品，該芯片采用多重PCR分析技術(shù)，在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)從未處理的樣品中提取并純化所有核酸。接下來(lái)，執(zhí)行嵌套的多重PCR。在第一階段，系統(tǒng)執(zhí)行單個(gè)大體積的多重反應(yīng)。最后，單獨(dú)的單重第二階段PCR反應(yīng)檢測(cè)出第一階段PCR的產(chǎn)物，并且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程比傳統(tǒng)PCR或RT-PCR方式要快得多，只需要大約一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，非常適合于傳染病的早期快速篩查。

2.自身免疫性疾病診斷

我們的身體會(huì)產(chǎn)生抗體來(lái)攻擊和破壞細(xì)菌和病毒等物質(zhì)。但是在自身免疫性疾病中，抗體會(huì)攻擊并破壞人體組織而不是異物。這會(huì)導(dǎo)致類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，硬皮病和狼瘡等疾病。這些健康問(wèn)題還會(huì)影響結(jié)締組織，例如皮膚和關(guān)節(jié)，血管和其他組織。

大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種體外使用光固定的自身抗原微陣列檢測(cè)免疫系統(tǒng)疾病的方法。在他們的設(shè)備中，他們使用了微流控陣列，該陣列上有與聚合物和光反應(yīng)性交聯(lián)劑混合的自身抗原水溶液。在他們的測(cè)定中，將患者血清添加至微陣列板，通過(guò)過(guò)氧化物酶偶聯(lián)的抗IgG抗體檢測(cè)微點(diǎn)自身抗原上吸收的抗原特異性IgG。用敏感的CCD照相機(jī)檢測(cè)被過(guò)氧化物酶分解的底物的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。另外，該裝置被包含微通道的聚二甲基硅氧烷片覆蓋并且進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。這項(xiàng)技術(shù)尚未商業(yè)化，但有潛力成為POCT上易于使用的自身免疫檢測(cè)工具。

3.癌癥診斷

微流控平臺(tái)目前正用于檢測(cè)與乳腺癌相對(duì)應(yīng)的基因突變，包括DNA和miRNA突變。由于其高通量和低時(shí)間要求，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，這些平臺(tái)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)分析更多的樣品量。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可分析血液中多種蛋白質(zhì)的微流控芯片，以節(jié)省更多時(shí)間和資源。

量子點(diǎn)(QD)是用于增強(qiáng)樣本圖像分辨率的晶體材料。研究科學(xué)家報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種微流體芯片，可以在樣品收集后的10分鐘內(nèi)對(duì)大量蛋白質(zhì)進(jìn)行采樣。這種芯片可以與納米粒子結(jié)合使用，從而在較短的測(cè)試時(shí)間內(nèi)獲得更高的分辨率。另一項(xiàng)研究是利用微流體芯片和QD來(lái)測(cè)量癌癥生物標(biāo)志物并檢測(cè)與前列腺癌和乳腺癌有關(guān)的miRNA。

4.心血管疾病(CVD)診斷

研究人員，臨床醫(yī)生對(duì)及時(shí)準(zhǔn)確地診斷這種疾病非常感興趣。用于CVD生物標(biāo)志物檢測(cè)的大多數(shù)常規(guī)方法使用基于微孔板的免疫測(cè)定和聚合酶鏈反應(yīng)。這種方法成本高，需要更多時(shí)間以獲得結(jié)果，并且涉及復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室程序。

目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于LoC的平臺(tái)，用于使用各種基于分子和細(xì)胞的診斷生物標(biāo)記物進(jìn)行CVD生物標(biāo)記物檢測(cè)和分析。這些微流控平臺(tái)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)更好的樣品制備，化學(xué)操作和反應(yīng)，并具有高通量和便攜性，而且由于整合了各種新穎的檢測(cè)技術(shù)，還提供了諸如無(wú)標(biāo)記檢測(cè)以提高靈敏度。

美晶醫(yī)療的CellRichTM循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)采用免疫納米磁顆粒并結(jié)合先進(jìn)的微流體芯片設(shè)計(jì)專利技術(shù)對(duì)微量細(xì)胞進(jìn)行捕獲和分析，是一種先進(jìn)的循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)與分析的新型液體活檢平臺(tái)。

5.性傳播疾病(STD)診斷 如果不加以診斷和治療，性傳播疾病將導(dǎo)致很大的發(fā)病率和死亡率，包括出生缺陷和死產(chǎn)嬰兒。隨著對(duì)便攜式STD測(cè)試的需求不斷增加，許多企業(yè)正逐漸瞄準(zhǔn)家用或診所使用的微流控設(shè)備試圖更快的診斷并發(fā)現(xiàn)疾病。

SelfDiagnostics將標(biāo)準(zhǔn)PCR(聚合酶鏈反應(yīng))實(shí)驗(yàn)室技術(shù)帶到家庭用戶中。PCR是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)生使用的主要診斷方法。SelfDiagnostics的產(chǎn)品在靈敏度和準(zhǔn)確性上與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相同而免除了實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的繁瑣步驟和昂貴儀器的使用。STD-multiest是在專利分子診斷平臺(tái)上基于NINAAT(非儀器核酸擴(kuò)增)技術(shù)開(kāi)發(fā)的。

測(cè)試直接檢測(cè)病原體的遺傳物質(zhì)，只需取一小滴體液(尿、唾液或血液)，進(jìn)行測(cè)試，幾分鐘內(nèi)即可得到結(jié)果。SelfDiagnostics的技術(shù)發(fā)明是將細(xì)胞裂解、等溫放大和簡(jiǎn)單的橫向流動(dòng)可視化結(jié)合起來(lái)，所有這些都與內(nèi)部開(kāi)發(fā)的新型微流控芯片相結(jié)合。這項(xiàng)技術(shù)已在全球獲得7項(xiàng)專利。