一、簡(jiǎn)介

微流控芯片具有液流可控、樣品消耗量小、反應(yīng)速度快、易于集成化等特點(diǎn)，在臨床診斷和疾病篩查領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。本文針對(duì)近年來(lái)微流控芯片技術(shù)在疾病診斷方面的最新研究進(jìn)展，從疾病標(biāo)志物檢測(cè)、細(xì)胞篩選和藥物代謝研究及疾病診斷微流控芯片裝置的發(fā)展現(xiàn)狀等方面概述其在疾病診斷方面的應(yīng)用和發(fā)展。

近年來(lái)，微流控芯片在疾病診斷方面的相關(guān)研究包括生物標(biāo)志物免疫分析、核酸測(cè)序、細(xì)胞分選與識(shí)別等。繼免疫微陣列芯片之后，微流控芯片免疫檢測(cè)的研究近年來(lái)備受關(guān)注，與前者相比，微流控免疫芯片更具有發(fā)展?jié)摿Α?/span>

二、應(yīng)用

1.腫瘤標(biāo)志物微流控芯片檢測(cè)技術(shù)

研究不僅涉及與糖類(lèi)抗原標(biāo)志物相關(guān)的肝癌、肺癌、胃癌和乳腺癌等常見(jiàn)的癌癥的診斷，也涉及與激素類(lèi)標(biāo)志物相關(guān)的肺小細(xì)胞癌、垂體腺瘤等癌癥的診斷，另外檢測(cè)脫氧核糖核酸標(biāo)志物的微流控芯片應(yīng)用于癌癥的早期診斷也得到了廣泛的研究。

2.傳染病微流控芯片檢測(cè)技術(shù)

微流控芯片平臺(tái)的便攜、簡(jiǎn)單、快速的優(yōu)勢(shì)，尤其是靈敏的優(yōu)點(diǎn)（ 在少量樣本中檢測(cè)出樣本中低濃度病毒），在傳染病相關(guān)病毒檢測(cè)方面及其臨床診斷領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，因此傳染病相關(guān)病毒的微流控芯片檢測(cè)技術(shù)也得到了廣泛的研究

3.性激素微流控芯片檢測(cè)技術(shù)

性激素從化學(xué)性質(zhì)上講屬環(huán)戊烷多氫菲的衍生物，歸為類(lèi)固醇激素或甾體激素。性激素的檢測(cè)在腫瘤、內(nèi)分泌相關(guān)疾病的診斷方面都有重要的臨床參考價(jià)值。在最近幾年，疾病相關(guān)標(biāo)志物與加合物的檢測(cè)研究也比較熱。

4.甲狀腺微流控芯片檢測(cè)技術(shù)

使用競(jìng)爭(zhēng)免疫分析方法檢測(cè)結(jié)合微流控芯片裝置，檢測(cè)靈敏度得到大大地提高，此便攜式的半自動(dòng)系統(tǒng)在甲狀腺激素的檢測(cè)方面將具有較高的臨床診斷價(jià)值。

5.細(xì)胞學(xué)診斷與體外細(xì)胞藥物代謝研究

隨著微流控芯片細(xì)胞篩選技術(shù)和細(xì)胞定位、操縱和高靈敏度檢測(cè)方法的建立，有望將疾病診斷、體外細(xì)胞藥效監(jiān)控甚至個(gè)體化藥物醫(yī)療等推進(jìn)到細(xì)胞水平上，甚至是單細(xì)胞水平。一些研究組開(kāi)展的微流控芯片免疫細(xì)胞篩進(jìn)行全血細(xì)胞的研究取得了很好的進(jìn)展。

醫(yī)療診斷方向微流控實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配套

建立實(shí)驗(yàn)室需覆蓋芯片設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)及自動(dòng)化控制全流程，核心設(shè)備包括以下類(lèi)別：

1.芯片設(shè)計(jì)與加工設(shè)備

光刻機(jī)：用于制備微米級(jí)流道結(jié)構(gòu)，如SUSS MA6光刻機(jī)支持紫外曝光與掩膜對(duì)準(zhǔn)，精度達(dá)±1μm。

軟注塑機(jī)：批量復(fù)制PDMS芯片，兼容復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，如深圳摩方的高精度注塑設(shè)備。

等離子清洗機(jī)：提升芯片表面親水性，增強(qiáng)生物分子固定效率，如PDC-001型號(hào)。

激光切割機(jī)：精密加工PDMS或玻璃芯片，切口精度±1μm，適用于異形流道切割。

2.檢測(cè)與分析設(shè)備

熒光顯微鏡：檢測(cè)芯片內(nèi)熒光標(biāo)記物（如病毒核酸），如Olympus IX73支持高分辨率成像。

高通量質(zhì)譜儀：分析外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)特征，如Thermo Scientific Q Exactive實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定量。

阻抗分析儀：監(jiān)測(cè)細(xì)胞電生理活性，如CHI 660E用于動(dòng)態(tài)細(xì)胞行為研究。

3.流體控制與自動(dòng)化系統(tǒng)

注射泵/壓力泵：精準(zhǔn)控制微升級(jí)別流速（±0.1μL/min）。

微流控歧管：實(shí)現(xiàn)8通道并行進(jìn)樣，兼容FEP管與硅膠管。

4.輔助設(shè)施與耗材

潔凈室系統(tǒng)：萬(wàn)級(jí)潔凈度（換氣次數(shù)≥30次/h），配備FFU層流罩與正壓維持系統(tǒng)，確保芯片加工環(huán)境潔凈。

生物安全柜：用于病原體操作，防止氣溶膠污染。

耗材：PDMS芯片（COC基材）、FEP管（1/16" OD）、疏水透氣膜（PTFE）等。

典型應(yīng)用案例

呼吸道病毒檢測(cè)系統(tǒng)：集成核酸提取與PCR擴(kuò)增，30分鐘內(nèi)完成檢測(cè)，誤報(bào)率<3%。

腫瘤外泌體分析平臺(tái)：3D多孔芯片捕獲外泌體，結(jié)合量子點(diǎn)標(biāo)記技術(shù)，診斷準(zhǔn)確率達(dá)99%。

通過(guò)模塊化設(shè)備組合與標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室可覆蓋從基礎(chǔ)研究到臨床轉(zhuǎn)化的全鏈條需求。