芯片實(shí)驗(yàn)室15秒就可完成流感檢測

也許在2年后，一個(gè)沒有經(jīng)過充分醫(yī)護(hù)訓(xùn)練的人只用幾分鐘就可檢測出病人是否患有流感、被細(xì)菌感染、中毒甚至是否得了某種癌癥——且只需約15秒就可得知結(jié)果。這是IBM Research的預(yù)測，該機(jī)構(gòu)已研制出用于即時(shí)檢驗(yàn)的微流控(microfluidic)芯片實(shí)驗(yàn)室原型。

(編者注：在檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)和臨床領(lǐng)域，即時(shí)檢驗(yàn)(POCT)是指在發(fā)病或者發(fā)生事件的地點(diǎn)進(jìn)行診斷、監(jiān)控和治療，省去標(biāo)本在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)時(shí)的復(fù)雜處理程序，從而快速得到檢驗(yàn)結(jié)果并及時(shí)做出正確的處理。而芯片實(shí)驗(yàn)室(LoC)，或稱微全分析系統(tǒng)(μ-TAS)，是指把生物和化學(xué)等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、生物與化學(xué)反應(yīng)、分離檢測等基本操作單位集成或基本集成一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學(xué)反應(yīng)過程，并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分析的一種技術(shù)。)

該原型是采用傳統(tǒng)硅制造設(shè)備、以類似制造的方式制作的。在化學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域，該原型可被用于形成微流控通道的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)一種交鑰匙的醫(yī)療檢驗(yàn)機(jī)制，非專業(yè)人員可用其進(jìn)行即時(shí)檢驗(yàn)，且只需一針孔的血、不到一分鐘就能得出結(jié)果。

芯片實(shí)驗(yàn)室可執(zhí)行與大型的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室同樣的檢測，但卻是通過一次性設(shè)備完成的。目前，醫(yī)院檢測需從人體中用針管抽取約10毫升血液，但I(xiàn)BM的芯片只需要一針孔、約5微升的血，且檢驗(yàn)的速度也快很多。

該原型約1×5厘米大小，所采用的片上微流控通道的大小為180微米深、30到100微米寬。把抽取的血液滴到芯片上，毛細(xì)管作用會(huì)使血液流過這些微流控通道。約15秒后，可把芯片插入到熒光(現(xiàn)已成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)的標(biāo)配設(shè)備)進(jìn)行結(jié)果確定。

該芯片的第一級(jí)包含一塊加載墊，墊子帶有一個(gè)由可“捕捉”血細(xì)胞和任何微粒的硅柱區(qū)，因此只有液態(tài)血清能到達(dá)芯片的其余部位。在第二級(jí)，用一個(gè)流阻測量液態(tài)血清樣本在芯片內(nèi)的流動(dòng)速度，血清樣本通過該器件流經(jīng)整個(gè)芯片以匹配特定測試所擬檢測的物質(zhì)。接下來樣本穿過一個(gè)含有試劑的區(qū)域，試劑是提前用噴墨打印機(jī)沉積在芯片上的。試劑能與匹配被檢測物質(zhì)的樣本分子結(jié)合。

由于試劑附著有特定的熒光標(biāo)記，所以，可在被稱為反應(yīng)箱的下一個(gè)區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行檢測。在反應(yīng)箱里，用光照射樣本，任何被試劑所附著的分子將發(fā)出特定波長的熒光，測量熒光就可檢測出被測物質(zhì)的濃度。

由于這些檢測可由非專業(yè)人員執(zhí)行，因此能很方便的在戰(zhàn)場、邊遠(yuǎn)地區(qū)或路途中實(shí)施檢測，且與在醫(yī)院一樣容易。IBM的愿景是：有一天，其芯片實(shí)驗(yàn)將與滅火器一樣成為公共急救設(shè)備。但有個(gè)局限就是，該芯片只能測試體內(nèi)是否存在某種物質(zhì)；也就是說，它不能用于空氣或水的檢測。

“但對(duì)病人篩檢來說，該技術(shù)非常靈活?！彪娮庸こ處烲uc Gervais表示，“當(dāng)病人被細(xì)菌或諸如豬或禽流感等病毒感染、以及得了像乳腺癌或前列腺癌等某些癌癥、甚至在中毒時(shí)，我們可以檢測出血液中的蛋白質(zhì)含量?！盙ervais是IBM Research里這款芯片的開發(fā)者之一。

IBM的原型通過檢測血液中蛋白質(zhì)的含量證實(shí)了這樣一個(gè)觀念：當(dāng)心臟病發(fā)作后，病人血蛋白的濃度會(huì)上升。這種發(fā)現(xiàn)可使醫(yī)務(wù)人員不必等待醫(yī)院化驗(yàn)室的檢查結(jié)果，提前采取合適的治療措施。

這款設(shè)備最終可能會(huì)采用注塑成形方式進(jìn)行生產(chǎn)以達(dá)到一次性設(shè)備的價(jià)格點(diǎn)。IBM公司正與醫(yī)療廠商合作以進(jìn)行該芯片實(shí)驗(yàn)室的商品化運(yùn)作，并預(yù)計(jì)將在大約兩年內(nèi)推出這款產(chǎn)品。IBM的第一家合作伙伴是比利時(shí)的Coris BioConcept 公司。

下一步的研發(fā)目標(biāo)是推出可同時(shí)進(jìn)行多種分析的產(chǎn)品，例如，在飛機(jī)降落前對(duì)乘客進(jìn)行各種不同流感病毒的檢測。據(jù)透露，可一次性檢測六種物質(zhì)的原型正在研制中。