微流控芯片應(yīng)用之即時診斷
即時診斷設(shè)備與試劑具有便攜化、簡單化、結(jié)果及時化的特點,能夠?qū)崿F(xiàn)患者護理現(xiàn)場或床旁檢測,對于傳染性疾病的快速診斷、戶外現(xiàn)場診斷和家庭健康監(jiān)測具有重要意義。微流控芯片憑借在微小可控的平臺對多種技術(shù)單元進行靈活組合與規(guī)模集成的優(yōu)勢,成為即時診斷的主流技術(shù)?;谖⒘骺丶夹g(shù)成功商業(yè)化的典型產(chǎn)品包括 Abaxis 公司的Piccolo 生化芯片檢測系統(tǒng)、雅培公司的 i-STAT 血氣分析儀和 Cepheid 公司的 GeneXpert 系列PCR 分析儀。近年來,國內(nèi)基于微流控免疫熒光法和磁微?;瘜W(xué)發(fā)光法等即時診斷產(chǎn)品相繼獲批上市。
在便攜和快捷基礎(chǔ)上,基于微流控芯片的即時診斷主要研究焦點為發(fā)展特異性好與靈敏度高的快速檢測技術(shù)。在核酸檢測方面,環(huán)介導(dǎo)恒溫擴增技術(shù)因其高靈敏度和無需梯度變溫的特點,仍是目前研究的熱點之一。Sun 等將基于微流控芯片環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)的核酸檢測系統(tǒng)與智能手機集成,使用馬呼吸道傳染病模型模擬 COVID-9感染者,研究表明,該系統(tǒng)檢測含有病原體的馬鼻拭子的檢測限與常規(guī)聚合酶鏈式反應(yīng)相似,結(jié)果可在 30 min 內(nèi)獲得。
紙基微流控使用紙張作為基底,具有成本低、加工簡易、攜帶和使用快速便捷的特點,主要應(yīng)用于快速診斷和環(huán)境監(jiān)測,然而紙基微流控集成度低、技術(shù)參差不齊,近年來的研究焦點在于提高紙芯片的檢測精度與速度,并與智能化系統(tǒng)相結(jié)合。
Chen 等 設(shè)計了折疊、可滑動的三維表面修飾紙基分析設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)多種試劑預(yù)儲存,該芯片對人免疫球蛋白 G(HIgG)的檢出限可低至 0.01 ng/mL,檢測時間縮短至 7 min。Li 等 在紙基微流控設(shè)備上,利用氧化鋅納米線直接生長在工作電極的方法提高基于電化學(xué)阻抗譜的生物傳感器性能,經(jīng)過優(yōu)化,芯片針對人類免疫缺陷病毒 p24 抗原的檢測限低至 0.4 pg/mL。