（一）分子診斷

分子診斷是新興的檢驗醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著熒光定量PCR的推廣，基因檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。盡管如此，現(xiàn)有核酸分析平臺的一些不足之處還是限制了分子診斷技術(shù)的推廣：1）場地要求嚴(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展；2）采用離線式分析，操作復(fù)雜、分析周期較長，不利于應(yīng)對突發(fā)性事件；3）現(xiàn)有的熒光定量PCR方法多是針對單一指標(biāo)檢測設(shè)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(shù)最具有代表性的應(yīng)用領(lǐng)域。對于分子診斷應(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)增和檢測集成于同一裝置，因而可擺脫繁瑣操作以及對專業(yè)實驗室的依賴。此外，由于反應(yīng)過程處于封閉的環(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足臨床實際需求。已經(jīng)商業(yè)化的微流控分子診斷產(chǎn)品基本都是針對病原微生物檢測應(yīng)用，其價值在于：1.實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測；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)檢測單元，其設(shè)計理念是平衡集成、通量、成本及便攜性等關(guān)鍵因素，發(fā)展適合于現(xiàn)場應(yīng)用的病原篩查工具。系統(tǒng)所用微流控芯片上設(shè)計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)存儲于其中。由于表面張力效應(yīng)，油相可以浸潤微池和狹縫而水相不能。利用磁鐵陣列驅(qū)動磁珠在串聯(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/檢測等一系列步驟，從而實現(xiàn)自動化和平行化核酸分析。該系統(tǒng)極為緊湊，適合于現(xiàn)場快速檢測及醫(yī)院門急診場景下的“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

免疫檢測是臨床檢驗極為重要的領(lǐng)域。目前，臨床免疫檢測的主流技術(shù)是化學(xué)發(fā)光和免疫比濁法，具有靈敏度高和檢測線性范圍寬的優(yōu)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(shè)備僅適合于大型實驗室使用?；谠嚰垪l的膠體金法是快速免疫檢測的主流技術(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，臨床檢驗工作需要一種兼具操作便利性、檢測靈敏度和定量準(zhǔn)確性的免疫檢測平臺，這對于急診以及基層醫(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)光及信號檢測，在芯片分析系統(tǒng)內(nèi)自動完成。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。在優(yōu)化的實驗條件下，整個過程可在15 min內(nèi)完成。CRP與PCT檢測限分別為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，對照測試提示微流控芯片系統(tǒng)與商品化儀器檢測結(jié)果高度一致。

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