一、微流控與微流控芯片

微流控（Microfluidics）的含義是微尺度下的流體控制，其研究對(duì)象是使用微米級(jí)通道操控納升級(jí)以下微量液體的系統(tǒng)。鑒于芯片是實(shí)現(xiàn)微流體控制的主要平臺(tái)，因而微流控芯片（Microfluidic chip）是微流控的主要研究?jī)?nèi)容。

微流控芯片的制作主要依托于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）加工工藝，具有在微米尺度級(jí)別實(shí)現(xiàn)微量流體操控的能力。微流控芯片技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)自于兩個(gè)方面：一是微流體的特性微尺度下流體的一系列特殊效應(yīng)包括層流效應(yīng)、表面張力及毛細(xì)效應(yīng)、快速熱傳導(dǎo)效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)等，這些效應(yīng)有利于精確流體控制和實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)；二是微加工工藝帶來(lái)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，微加工工藝具有加工小尺寸、高密度微結(jié)構(gòu)的能力，便于實(shí)現(xiàn)各種操作單元的靈活組合與規(guī)模集成。因此，樣品前處理、分離與分析、檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)流程得以在同一芯片上集成化和并行化，從而達(dá)到微型化、自動(dòng)化、低消耗和高效率的目的。

微流控研究起始于20世紀(jì)90年代，至今已經(jīng)有二十余年的發(fā)展歷史，其間經(jīng)歷了基礎(chǔ)理論奠定、單元操作技術(shù)發(fā)展、小規(guī)模集成和大規(guī)模集成幾個(gè)歷史發(fā)展階段。至今，微流控技術(shù)已經(jīng)較為成熟，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到認(rèn)可并廣為利用,其產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)亦是愈發(fā)明顯。2003年《福布斯》雜志把這項(xiàng)技術(shù)評(píng)為“影響人類未來(lái)15件最重要發(fā)明之一”；2004年，美國(guó)Business 2.0雜志封面文章將微流控芯片列為“改變世界”的七種技術(shù)之一；2006年Nature雜志出版了一期微流控專輯，題名為“本世紀(jì)的技術(shù)”。

二、微流控體外診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

體外診斷（In vitro diagnosis, IVD），是指對(duì)人體的體液和組織等進(jìn)行檢測(cè)而獲得臨床診斷信息。微流控芯片是體外診斷的有利技術(shù)平臺(tái)，這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 應(yīng)用場(chǎng)景拓展傳統(tǒng)的檢驗(yàn)設(shè)備多為大型儀器，雖然在測(cè)試通量和穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢(shì)，但其使用局限于專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。微流控芯片系統(tǒng)體積小巧、操作簡(jiǎn)單，完全可以在門急診、基層醫(yī)療單位甚至床邊進(jìn)行檢測(cè)，這極大地拓展了體外診斷的應(yīng)用空間；

2. 分析效率的提高集成化和并行化設(shè)計(jì)的微流控芯片系統(tǒng)，有能力在短時(shí)間內(nèi)提供更為豐富的診斷信息，因而顯著提升了分析效率；

3. 測(cè)試成本的下降微流控芯片使用微反應(yīng)體系，能夠大幅降低試樣消耗從而降低測(cè)試成本。概括來(lái)講，微流控體外診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以歸結(jié)為多、快、好、省四個(gè)字，這種分析技術(shù)無(wú)疑是對(duì)現(xiàn)有體外診斷技術(shù)的巨大提升。

微流控體外診斷技術(shù)已經(jīng)引起了國(guó)家層面的重視。2016年國(guó)務(wù)院“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃中關(guān)于體外診斷產(chǎn)品的章節(jié)寫到“突破微流控芯片等關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)全自動(dòng)核酸檢測(cè)系統(tǒng)等一批重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的高精度診斷產(chǎn)品，提升我國(guó)體外診斷產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力”。由此可見(jiàn)，微流控體外診斷技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。

三、微流控芯片技術(shù)在體外診斷領(lǐng)域的應(yīng)用嘗試

當(dāng)前，傳統(tǒng)的體外診斷技術(shù)已經(jīng)極為成熟。微流控體外診斷產(chǎn)品若要進(jìn)入體外診斷市場(chǎng)，勢(shì)必要展示出高人一籌的能力。相比較傳統(tǒng)的宏觀檢驗(yàn)設(shè)備，微流控產(chǎn)品最大的市場(chǎng)拓展?jié)摿υ谟冢?/span>1.針對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品無(wú)法適用的應(yīng)用環(huán)境開(kāi)發(fā)產(chǎn)品；2.發(fā)展性能指標(biāo)和操作便利性具有明顯優(yōu)勢(shì)的顛覆性新產(chǎn)品。一個(gè)成功的微流控體外診斷產(chǎn)品，需要在操作便利性、分析速度、分析通量和測(cè)試成本等幾個(gè)方面達(dá)到平衡。下一講，我們將就微流控芯片的幾個(gè)關(guān)鍵臨床檢驗(yàn)應(yīng)用領(lǐng)域的研究工作加以介紹。

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