（一）分子診斷

分子診斷是新興的檢驗醫學領域。隨著熒光定量PCR的推廣，基因檢測技術在臨床醫學中得到了廣泛應用。盡管如此，現有核酸分析平臺的一些不足之處還是限制了分子診斷技術的推廣：1）場地要求嚴格，試劑準備、核酸提取和擴增需要分別在獨立房間內進行，極大限制了該技術在醫療資源有限條件下的開展；2）采用離線式分析，操作復雜、分析周期較長，不利于應對突發性事件；3）現有的熒光定量PCR方法多是針對單一指標檢測設計，對于多重基因檢測無論是操作繁瑣程度還是測試成本均是難以接受的。

分子診斷是微流控芯片技術最具有代表性的應用領域。對于分子診斷應用，微流控芯片最大的貢獻在于該技術有潛力將核酸提取、擴增和檢測集成于同一裝置，因而可擺脫繁瑣操作以及對專業實驗室的依賴。此外，由于反應過程處于封閉的環境中，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足臨床實際需求。已經商業化的微流控分子診斷產品基本都是針對病原微生物檢測應用，其價值在于：1.實現現場快速檢測；2.解決難于培養鑒定病原（如結核桿菌、病毒、支原體等）鑒定問題。

科研人員最近發展一種液滴陣列微流控芯片核酸分析系統。這種便攜式系統包含機械、磁力和光學檢測單元，其設計理念是平衡集成、通量、成本及便攜性等關鍵因素，發展適合于現場應用的病原篩查工具。系統所用微流控芯片上設計有多組以狹縫通道連通的串聯微池，全部分析試劑均以油包水形式預存儲于其中。由于表面張力效應，油相可以浸潤微池和狹縫而水相不能。利用磁鐵陣列驅動磁珠在串聯液滴中穿行，程序化完成細胞裂解-核酸結合、磁珠洗滌、核酸洗脫、擴增/檢測等一系列步驟，從而實現自動化和平行化核酸分析。該系統極為緊湊，適合于現場快速檢測及醫院門急診場景下的“隨到隨檢、快速響應”需求。課題組將這一系統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內完成。

圖1 液滴陣列微流控芯片核酸分析系統分析原理示意圖

（二）免疫檢測

免疫檢測是臨床檢驗極為重要的領域。目前，臨床免疫檢測的主流技術是化學發光和免疫比濁法，具有靈敏度高和檢測線性范圍寬的優勢。這些檢測方法一般使用大型儀器，分析通量較高。但是，由于購置成本和儀器體積因素，這類設備僅適合于大型實驗室使用。基于試紙條的膠體金法是快速免疫檢測的主流技術，該技術雖然使用方便，但在靈敏度和線性范圍方面受限。因此，臨床檢驗工作需要一種兼具操作便利性、檢測靈敏度和定量準確性的免疫檢測平臺，這對于急診以及基層醫療單位尤其重要。

圖2 液滴陣列微流控芯片免疫分析系統分析原理示意圖

科研人員發展了一種微流控芯片免疫化學發光分析系統。與前面介紹的液滴陣列微流控芯片核酸分析系統類似，免疫化學發光分析系統采用具有平行串聯微池結構的微流控芯片。免疫化學發光分析相關的一組試劑以油包水液滴形式預存儲于指定微池中。由于表面張力效應，狹縫可以隔絕水相溶液。通過程序化的磁力操控，在液滴間轉移磁珠，從而將化學發光免疫分析涉及的一系列操作，包括抗原-抗體結合、磁珠洗滌、酶促發光及信號檢測，在芯片分析系統內自動完成。研究利用發展的微流控化學發光免疫分析方法，進行了C反應蛋白(CRP)與降鈣素原(PCT)兩種感染性疾病標記物的同步檢測。在優化的實驗條件下，整個過程可在15 min內完成。CRP與PCT檢測限分別為0.31 ng?mL-1和0.09 ng?mL-1，標準曲線線性范圍分別為0.8-200 ng?mL-1和0.5-60 ng?mL-1，對照測試提示微流控芯片系統與商品化儀器檢測結果高度一致。

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