131 1300 0010
近年來，人們對經(jīng)濟發(fā)展和醫(yī)療健康的日益需求推動了微流控芯片技術(shù)，高通量技術(shù)，CTC循環(huán)腫瘤細胞，納米醫(yī)學，3D打印技術(shù)，單分子免疫陣列技術(shù)(SiMoA)，CAR-T技術(shù)，基因療法，AI技術(shù)等不斷創(chuàng)新和更迭，各種最新技術(shù)成果與應用案例層出不窮。
其中微流控技術(shù)自20世紀50年代首次提出以來，經(jīng)過 40 年時間才出現(xiàn)第一款微流控產(chǎn)品，其間經(jīng)歷了基礎(chǔ)理論奠定、單元操作技術(shù)發(fā)展、小規(guī)模集成和“微型+集成+自動化”等發(fā)展階段，直至21 世紀初才成功在診斷領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。2003年《福布斯》雜志把這項技術(shù)評為“影響人類未來15件最重要發(fā)明之一”。
微流控芯片，又稱為芯片實驗室（Lab on a Chip），主要依托于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）加工工藝，在幾平方厘米或更小的芯片上構(gòu)建的微型化、集成化、自動化的化學、生物學實驗平臺圖，具有在微米尺度級別實現(xiàn)微量流體操控的能力。通過微流控芯片，實驗人員可以在芯片上完成采樣、預處理、反應、分離和檢測等功能，并借助連接設(shè)備自動完成分析，而且微流控芯片具有高通量檢測、系統(tǒng)集成化、微型化、自動化和便攜式等顯著優(yōu)勢，在醫(yī)療檢測、體外診斷、藥物篩選、基因檢測、生化分析、司法鑒定、衛(wèi)生檢疫、環(huán)境監(jiān)測的檢測方面具有廣闊的應用前景。
微流控芯片
微流控芯片工作原理（圖片來源：Duke University）
微流控技術(shù)在醫(yī)療診斷的應用主要包括以下幾個方面：
1、醫(yī)療即時檢測POCT（Point-of-care Testing）
微流控芯片所具有的的多種單元技術(shù)在微小可控平臺上靈活組合和規(guī)模集成的特點已使其成為現(xiàn)代POCT技術(shù)的首選，發(fā)展至今，已涌現(xiàn)出一批微流控芯片POCT分子診斷和免疫診斷的成功案例。
POCT應用領(lǐng)域
2、體外診斷IVD（In Vitro Diagnosis）
在體外診斷領(lǐng)域，微流控芯片技術(shù)顯示了強大的核酸研究及蛋白質(zhì)分析功能。微流控芯片可將核酸提取、聚合酶鏈反應（PCR）擴增、分子雜交、電泳分離和檢測單一或集成地轉(zhuǎn)移到微流控芯片上完成，而隨著微流控芯片技術(shù)的快速發(fā)展，其作為蛋白質(zhì)研究平臺的優(yōu)越性日益明顯。有關(guān)蛋白質(zhì)分析的各種單元技術(shù)，包括樣品預處理、分離和檢測等都已經(jīng)在微流控芯片上實現(xiàn)。
高效率：與傳統(tǒng)的PCR擴增相比，微流控芯片樣品體積只需幾微升，加熱器直接集成在芯片上，在相同擴增效率下，芯片的熱循環(huán)效率快2-10 倍。同時連續(xù)流動式 PCR、熱對流驅(qū)動 PCR 等技術(shù)的使用，使得擴增過程加快，現(xiàn)有的微流控芯片能夠?qū)⒃\斷檢測過程縮短至最低10-15分鐘。
低損耗：利用微流控分析芯片系統(tǒng)對蛋白質(zhì)樣品進行分析，其分析步驟均可以在幾平方厘米的分析芯片上進行，能夠有效地減少分析過程中人為因素造成的干擾。另外，微流控芯片檢測技術(shù)所需要的試劑及反應物的量均較少，對于一些微量蛋白質(zhì)的檢測，減少實驗中貴重試劑的消耗。
高通量檢測：微流控芯片中具有很多微管道，可對不同的反應室進行隔離。微流控芯片中不同反應互不干擾，從而具有多重檢測的功能，可同時檢測多個樣本，或同一樣本的不同指標。由此，通過在微流控芯片中設(shè)置多個反應室，最多可同時進行數(shù)十個檢測，實現(xiàn)高通量檢測。
體外診斷產(chǎn)品
3、細胞學應用
細胞學的研究在探索生物學進程方面有很大的實用價值。由于微流控分析芯片中微通道尺寸非常微小，相對于細胞的微小尺寸，微流控芯片則更加適用于操控單細胞。快速的細胞分析在生物學、醫(yī)學和藥物篩選中均具有重要的意義。
清華大學林金明教授，在報告中將總結(jié)藥物研究中微流體裝置和技術(shù)的最新進展和發(fā)展，討論微流體系統(tǒng)在藥物發(fā)現(xiàn)過程中的應用，并將分別介紹二維（2D）細胞培養(yǎng)、三維（3D）細胞培養(yǎng)、器官芯片和全生物芯片等新興領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，隨后討論這些技術(shù)在藥物開發(fā)過程的應用以及我們組開發(fā)的芯片-質(zhì)譜平臺用于藥物發(fā)現(xiàn)的進程及優(yōu)勢。
目前，中國微流控產(chǎn)業(yè)供應鏈的成熟度，與十年前的歐洲和美國很相似：只有極少數(shù)企業(yè)擁有從設(shè)計和原型開發(fā)，到大規(guī)模制造和后端處理的完整供應能力，而且僅有少數(shù)項目能夠最終實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。不過，中國的發(fā)展顯然要更快，總體看來，微流控技術(shù)的發(fā)展前途是光明的，道路是曲折的。我們堅信微流控技術(shù)是醫(yī)療診斷和生命科學應用的重要工具，該技術(shù)勢必會對醫(yī)療健康的提升起到巨大的推動作用。
