主動(dòng)式液滴陣列微流控：一種現(xiàn)場快速多重復(fù)雜分析的新策略
POCT (Point-of-care testing，現(xiàn)場即時(shí)檢測)是在采樣現(xiàn)場進(jìn)行的、利用便攜式分析儀器及配套試劑快速得到檢測結(jié)果的一種檢測方式。相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室檢查，POCT因使用便捷、能夠極大降低診斷時(shí)間、為患者在最佳時(shí)間窗口獲得診斷結(jié)果提供了便利等優(yōu)勢而備受青睞。近年來，POCT的發(fā)展面臨兩大趨勢，即由簡單測試轉(zhuǎn)向復(fù)雜分析，由單一指標(biāo)檢測轉(zhuǎn)向多重指標(biāo)聯(lián)合檢測。多重復(fù)雜分析的POC化已成為亟待解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。針對該問題，廣州市第一人民醫(yī)院(華南理工大學(xué)附屬第二醫(yī)院)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究室報(bào)導(dǎo)了一種基于主動(dòng)式液滴陣列的微流控芯片POCT解決方案。該研究成果發(fā)表近日在英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)《Chemical Communications》雜志，論文第一作者為舒博文博士，通訊作者為劉大漁研究員。
研究使用的微流控芯片上具有一系列平行的串聯(lián)疏水微池，串聯(lián)微池之間以狹縫連通。由于表面張力作用，含有試劑或樣品的液滴被錨定于指定的微池，而磁珠則可以在外部磁力驅(qū)動(dòng)下穿越狹縫。利用上述芯片設(shè)計(jì)，通過芯片相對磁、熱、光作用區(qū)域的空間移位操作來完成分析所需的系列能量-質(zhì)量輸運(yùn)過程，可以實(shí)現(xiàn)多重復(fù)雜分析的集成化和并行化（圖1）。
研究首先利用這種主動(dòng)式液滴陣列微流控芯片技術(shù)展示了全集成方式的多重生殖道病原體RNA檢測。如圖2A-D，芯片在加熱區(qū)、磁場作用區(qū)和光學(xué)檢測區(qū)切換，順序完成細(xì)胞裂解/核酸捕獲、磁珠洗滌、核酸洗脫和擴(kuò)增/檢測。芯片上的每一個(gè)串聯(lián)液滴陣列可檢測一種病原，因此平行的串聯(lián)液滴陣列可以同步檢測多種病原。研究以全集成方式實(shí)現(xiàn)了四種生殖道病原的同步檢測，包括沙眼衣原體、解脲脲原體、生殖支原體和淋病奈瑟菌，整個(gè)分析過程在45 min內(nèi)完成。
圖2 基于主動(dòng)式液滴陣列技術(shù)的RNA和蛋白標(biāo)志物分析
研究還利用這種主動(dòng)式液滴陣列微流控芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多重免疫化學(xué)發(fā)光分析。與核酸分析類似，芯片在加熱區(qū)、磁場作用區(qū)和光學(xué)檢測區(qū)切換，順序完成免疫親和、磁珠洗滌、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)/檢測。研究以全集成方式實(shí)現(xiàn)了兩種感染相關(guān)蛋白標(biāo)志物——C-反應(yīng)蛋白和降鈣素原的檢測(如圖2E-H)，整個(gè)分析過程在15 min內(nèi)完成。
研究發(fā)展的主動(dòng)式液滴陣列微流控技術(shù)具有操控便利、應(yīng)用靈活和擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)勢，因而是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速多重復(fù)雜分析的有利工具。
原文出處：Active droplet-array(ADA) microfluidics enable multiplexed complex bioassays for point of caretesting, Bowen Shu, Zhujun Li, Xiao Yang, Feng Xiao, Dongguo Lin, Xiuxia Lei,Banglao Xu, and Dayu Liu* Chem. Comm., 2018, DOI: 10.1039/C7CC09377B
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