微流控技術在即時診斷中的應用

　　即時診斷(Point of care technology，POCT或稱床邊診斷)是現代生物化學分析應用的主要亮點之一。POCT的原始含義是指在病人身邊直接進行診斷的一種技術，廣義的POCT儀器需直接置于家庭、社區、事故災害現場或資源匱乏地區的被檢對象身邊，滿足突發事件或公共健康需求。

　　早在本世紀第一個十年，很多實驗室即已開展基于微流控芯片的即時診斷研究，工作大多集中于以核酸分析為代表的分子診斷，以蛋白質分析為代表的免疫診斷和以代謝物分析為代表的生化診斷。近年來，基于微流控芯片的POCT研究開始挑戰體量極小，預處理復雜的樣本，并把對象從分子逐漸拓展到細胞，進而開始仿生人器官的各種感覺(包括嗅覺、視覺、味覺等) ；POCT平臺的發展趨勢應是手持型、“傻瓜”式，特別是更多采用紙質基體控制液流，使用用戶現有的電子設備(如手機， google 眼鏡，掃描器等)簡化讀出；POCT 開始和大數據，云計算結合，并尋求更加低廉的成本。POCT 操作簡單，無需專業人員，直接輸入體液樣本，即可迅速得到診斷結果，并將信息上傳至遠程監控中心，由專業醫生指導保健或治療 (處置)，因此對于上述特定場所對象疾病的及時發現和治療具有突破性的意義。

　　即時診斷試驗及其裝置的精準有效是現代生命健康領域可能實現的一項重要變革，微流控檢測分析芯片則是當今造就即時診斷精準有效的主流技術。值得注意的是，廣義的POCT技術還把應用對象擴展到食品安全和環境保護等領域，使微流控芯片功能的大規模擴大。

　　廈門大學發展了一個多用途的基于微流控紙芯片的即時診斷平臺，用適配體交聯的水凝膠作靶標流體調控劑，調控流體和信號讀出，同時檢測多個靶標。這種裝置便宜，簡單，易于使用，可在6分鐘內用肉眼讀出信號。Hsu等發展了一種有效的基于紙芯片的酶聯免疫系統和改性抗體，僅用2μL水溶性激素作樣本即可測定血管內皮生長因子的水平，成功避免了傳統酶聯免疫和其它復合免疫方法樣本用量偏大，可能造成眼內室體坍塌等不足，大大有助于因眼睛缺血和血管過多形成而導致的若干眼科疾病的診斷。Goldsmith和 Lim等把小分子或某些代謝物用于作為標記物，模擬人的嗅覺接收系統，他們把嗅覺接收系統連到一個碳納米管場效應傳感器，借助于靜電原理，使化學鍵合能轉化為一個電信號，由此在微流控芯片上構建出一種仿生電子鼻，用于"嗅"出肺部腫瘤，用作潛在的肺腫瘤診斷工具，具有樣本用量少，檢測速度快等優點。此外， Watkins等把微流控液體處理和基于阻抗的電子顯示相結合，研制出一種簡單的自動化裝置，實現了 10μL 全血中T淋巴CD4+和CD8+的快速計數，而 CD4/CD8的比值是HIV診斷中一個能直接影響臨床治療決定的關鍵數據。

　　微流控技術在即時診斷中的應用

　　值得注意的還有納流控技術對POCT的影響。通常把100 nm以下的流體控制技術稱之為納流控技術，這種技術已經通過單納米孔，納米多孔膜和濃差極化等滲透到POCT中，其中尤以納米孔單分子核酸測序最受重視。納米孔單分子核酸測序是第三代測序的一種，核酸測序則是分子診斷的一個重要分支。單納米孔可被看作是庫爾德計數器的一個變種，只是后者通過的電流被分析對象代替。庫爾德計數器使用微孔撿測微米尺度的粒子比如細胞，而納米孔則能撿測納米尺度的粒子，比如核酸分子。這種類型的傳感裝置可以和微流控芯片集成完成上樣過程并以極高通量檢測、表征單個分子。它的一個附加優點是一旦得到多種單一分子的信息，這些分子和其它定制配基相互作用的信息也會被同時檢測，因此有可能在未知總體狀況時對基因測序。當DNA模板進入納米孔時，孔中的外切酶會抓住DNA分子，逐一剪去組成DNA分子的堿基，被剪去的堿基在通過納米孔時和環糊精分子作用產生特異性電流，由此得到特定的堿基信號并轉化成DNA序列信息。這種納米孔單分子測序技術和其它第三代測序技術一起，正力圖憑借其可能更加便宜、準確的優勢，逐步進入醫院的標準實驗室，進一步降低目前每人1000美金的測序價格，以期在不久的將來，使基因測序用于每個新生嬰兒。