（一）分子診斷

分子診斷是新興的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著熒光定量PCR的推廣，基因檢測(cè)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。盡管如此，現(xiàn)有核酸分析平臺(tái)的一些不足之處還是限制了分子診斷技術(shù)的推廣：1）場(chǎng)地要求嚴(yán)格，試劑準(zhǔn)備、核酸提取和擴(kuò)增需要分別在獨(dú)立房間內(nèi)進(jìn)行，極大限制了該技術(shù)在醫(yī)療資源有限條件下的開(kāi)展；2）采用離線式分析，操作復(fù)雜、分析周期較長(zhǎng)，不利于應(yīng)對(duì)突發(fā)性事件；3）現(xiàn)有的熒光定量PCR方法多是針對(duì)單一指標(biāo)檢測(cè)設(shè)計(jì)，對(duì)于多重基因檢測(cè)無(wú)論是操作繁瑣程度還是測(cè)試成本均是難以接受的。

分子診斷是微流控芯片技術(shù)最具有代表性的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于分子診斷應(yīng)用，微流控芯片最大的貢獻(xiàn)在于該技術(shù)有潛力將核酸提取、擴(kuò)增和檢測(cè)集成于同一裝置，因而可擺脫繁瑣操作以及對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的依賴(lài)。此外，由于反應(yīng)過(guò)程處于封閉的環(huán)境中，可以消除交叉污染的可能性。除了功能集成，微流控核酸分析芯片還需要具有一定的分析通量以滿(mǎn)足臨床實(shí)際需求。已經(jīng)商業(yè)化的微流控分子診斷產(chǎn)品基本都是針對(duì)病原微生物檢測(cè)應(yīng)用，其價(jià)值在于：1.實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)；2.解決難于培養(yǎng)鑒定病原（如結(jié)核桿菌、病毒、支原體等）鑒定問(wèn)題。

科研人員最近發(fā)展一種液滴陣列微流控芯片核酸分析系統(tǒng)。這種便攜式系統(tǒng)包含機(jī)械、磁力和光學(xué)檢測(cè)單元，其設(shè)計(jì)理念是平衡集成、通量、成本及便攜性等關(guān)鍵因素，發(fā)展適合于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的病原篩查工具。系統(tǒng)所用微流控芯片上設(shè)計(jì)有多組以狹縫通道連通的串聯(lián)微池，全部分析試劑均以油包水形式預(yù)存儲(chǔ)于其中。由于表面張力效應(yīng)，油相可以浸潤(rùn)微池和狹縫而水相不能。利用磁鐵陣列驅(qū)動(dòng)磁珠在串聯(lián)液滴中穿行，程序化完成細(xì)胞裂解-核酸結(jié)合、磁珠洗滌、核酸洗脫、擴(kuò)增/檢測(cè)等一系列步驟，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和平行化核酸分析。該系統(tǒng)極為緊湊，適合于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)及醫(yī)院門(mén)急診場(chǎng)景下的“隨到隨檢、快速響應(yīng)”需求。課題組將這一系統(tǒng)用于性傳播疾病病原篩查，淋病奈瑟菌、沙眼衣原體、解脲脲原體、生殖支原體等四種病原的篩查可在45 min內(nèi)完成。

圖1 液滴陣列微流控芯片核酸分析系統(tǒng)分析原理示意圖

（二）免疫檢測(cè)

免疫檢測(cè)是臨床檢驗(yàn)極為重要的領(lǐng)域。目前，臨床免疫檢測(cè)的主流技術(shù)是化學(xué)發(fā)光和免疫比濁法，具有靈敏度高和檢測(cè)線性范圍寬的優(yōu)勢(shì)。這些檢測(cè)方法一般使用大型儀器，分析通量較高。但是，由于購(gòu)置成本和儀器體積因素，這類(lèi)設(shè)備僅適合于大型實(shí)驗(yàn)室使用?；谠嚰垪l的膠體金法是快速免疫檢測(cè)的主流技術(shù)，該技術(shù)雖然使用方便，但在靈敏度和線性范圍方面受限。因此，臨床檢驗(yàn)工作需要一種兼具操作便利性、檢測(cè)靈敏度和定量準(zhǔn)確性的免疫檢測(cè)平臺(tái)，這對(duì)于急診以及基層醫(yī)療單位尤其重要。

圖2 液滴陣列微流控芯片免疫分析系統(tǒng)分析原理示意圖

科研人員發(fā)展了一種微流控芯片免疫化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)。與前面介紹的液滴陣列微流控芯片核酸分析系統(tǒng)類(lèi)似，免疫化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)采用具有平行串聯(lián)微池結(jié)構(gòu)的微流控芯片。免疫化學(xué)發(fā)光分析相關(guān)的一組試劑以油包水液滴形式預(yù)存儲(chǔ)于指定微池中。由于表面張力效應(yīng)，狹縫可以隔絕水相溶液。通過(guò)程序化的磁力操控，在液滴間轉(zhuǎn)移磁珠，從而將化學(xué)發(fā)光免疫分析涉及的一系列操作，包括抗原-抗體結(jié)合、磁珠洗滌、酶促發(fā)光及信號(hào)檢測(cè)，在芯片分析系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)完成。研究利用發(fā)展的微流控化學(xué)發(fā)光免疫分析方法，進(jìn)行了C反應(yīng)蛋白(CRP)與降鈣素原(PCT)兩種感染性疾病標(biāo)記物的同步檢測(cè)。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，整個(gè)過(guò)程可在15 min內(nèi)完成。CRP與PCT檢測(cè)限分別為0.31 ng?mL-1和0.09 ng?mL-1，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍分別為0.8-200 ng?mL-1和0.5-60 ng?mL-1，對(duì)照測(cè)試提示微流控芯片系統(tǒng)與商品化儀器檢測(cè)結(jié)果高度一致。

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