POCT微流控芯片的應(yīng)用
即時(shí)檢測(cè)(POCT),以實(shí)現(xiàn)便捷的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)醫(yī)學(xué)檢測(cè)為主要思想,旨在借助一體化檢測(cè)器或便攜式儀器,縮減樣本運(yùn)輸管理成本,降低檢測(cè)等待時(shí)間,緩解臨床應(yīng)用對(duì)高端儀器的依賴(lài)。相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)機(jī)制,POCT不單純以提高檢測(cè)精度為目標(biāo),而主要通過(guò)精簡(jiǎn)操作流程、集成檢測(cè)裝置、壓縮檢測(cè)成本,實(shí)現(xiàn)部分由非專(zhuān)業(yè)人員完成、受眾和適應(yīng)性更強(qiáng)的就地檢測(cè)。因其綜合成本和可操作性方面的優(yōu)勢(shì),POCT對(duì)完善農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療建設(shè)、加速檢驗(yàn)檢疫流程、應(yīng)對(duì)突發(fā)疾病災(zāi)害、推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療和疾病篩選等具有重要意義,并已廣泛應(yīng)用于臨床治療和監(jiān)護(hù)。
本文主要根據(jù)核酸、蛋白、細(xì)胞等目標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)需求,分類(lèi)綜述了近年來(lái)基于微流控芯片的POCT檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀。
一、POCT微流控芯片核酸檢測(cè)
由于核酸是儲(chǔ)存、復(fù)制和遺傳信息的基礎(chǔ)物質(zhì),因此,核酸檢測(cè)在特定疾病的檢測(cè)中具有較高的靈敏度和特異性。傳統(tǒng)的核酸檢測(cè)包括樣品前處理、核酸擴(kuò)增(PCR擴(kuò)增)及擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測(cè)等多個(gè)復(fù)雜、耗時(shí)的步驟,對(duì)操作人員有特殊要求,同時(shí)需要使用到昂貴的設(shè)備和試劑。核酸芯片可以將這些處理過(guò)程微型化、簡(jiǎn)潔化,并統(tǒng)一集中在一個(gè)微小芯片內(nèi)。由于核酸檢測(cè)處理過(guò)程復(fù)雜,不同步驟中需要使用多種試劑,因此核酸芯片的流體控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。此外,PCR擴(kuò)增過(guò)程中的溫度控制系統(tǒng),以及擴(kuò)增物的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和最終輸出檢測(cè)結(jié)果的用戶接口都有較高的整合性要求。對(duì)于POCT核酸檢測(cè)而言,需要對(duì)功耗、體積、可靠性和成本等多方面進(jìn)行考慮。高功耗和大體積是目前的核酸芯片檢測(cè)系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題,未來(lái)POCT核酸檢測(cè)需要進(jìn)一步完善便攜性,并保證核酸檢測(cè)原有的高靈敏度和高特異性的優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)POCT核酸芯片擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測(cè)方法,除了常規(guī)的熒光檢測(cè)和電泳檢測(cè)外,還有幾種新的發(fā)展趨勢(shì)。低密度微矩陣核酸雜交法可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多個(gè)擴(kuò)增產(chǎn)物。整合引物延伸方法是檢測(cè)目標(biāo)基因的單個(gè)核苷酸多態(tài)性。
二、POCT微流控芯片蛋白質(zhì)檢測(cè)
蛋白質(zhì)通常可以直接揭示或反映某些確切疾病的表征和狀態(tài),因此蛋白質(zhì)檢測(cè)是POCT目前研究較多的方面。蛋白質(zhì)檢測(cè)不需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理,可以直接對(duì)全血和唾液進(jìn)行檢測(cè),其中以免疫層析法為原理的蛋白質(zhì)檢測(cè)較為普遍,該方法具有較高的靈敏度和特異性,而且相比于核酸檢測(cè)更加簡(jiǎn)單和快速。綜合各類(lèi)商業(yè)應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究的POCT蛋白質(zhì)檢測(cè),主要特點(diǎn)都是盡量減少樣品處理步驟和相關(guān)的流路控制,為非專(zhuān)業(yè)的操作人群提供操作更簡(jiǎn)單、重復(fù)度更高的檢測(cè)系統(tǒng)。目前,研究一些新的流路控制方法和新材料,如表面等離子體諧振(SPR)、磁性納米材料、量子點(diǎn)材料等,改進(jìn)蛋白質(zhì)檢測(cè)的集成度和檢測(cè)效率是POCT重要的發(fā)展方向。
研究人員利用磁性納米微粒有效分離出目標(biāo)蛋白,從而免去了洗脫步驟和相應(yīng)的流路控制,他們?cè)O(shè)計(jì)的心肌肌鈣蛋白檢測(cè)芯片能在幾分鐘內(nèi)完成對(duì)血漿樣品的檢測(cè),檢測(cè)限達(dá)到了72pg/mL。
除了免疫層析法外,酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)法也是近年在蛋白質(zhì)檢測(cè)上研究較多的方法。
三、POCT微流控芯片細(xì)胞計(jì)數(shù)與檢測(cè)
細(xì)胞作為生物有機(jī)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,可以直接反映疾病的進(jìn)行情況,如在口腔癌、艾滋病等的輔助診斷和預(yù)后判斷方面有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。POCT細(xì)胞檢測(cè)是對(duì)核酸檢測(cè)和蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的重要補(bǔ)充,其分析方法主要是細(xì)胞分離和分型計(jì)數(shù),即傳統(tǒng)的流式細(xì)胞儀技術(shù)。目前,POCT細(xì)胞檢測(cè)在對(duì)操作人員的要求、檢測(cè)速度和量產(chǎn)成本等方面都有很大的發(fā)展空間,研究新的細(xì)胞分離技術(shù)和檢測(cè)方法是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,具備遠(yuǎn)程診斷功能的POCT將會(huì)很快成為主要的發(fā)展趨勢(shì)。
研究人員設(shè)計(jì)了一種可以對(duì)四種白細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)的非靶流式細(xì)胞技術(shù)儀,該儀器避免了過(guò)多的稀釋步驟和靶流結(jié)構(gòu)。除了光學(xué)檢測(cè)方法外,電化學(xué)阻抗法是POCT細(xì)胞檢測(cè)的另一個(gè)研究方向。其原理是通過(guò)測(cè)量細(xì)胞膜的容抗和阻抗,以及細(xì)胞質(zhì)的電導(dǎo)率和電容率,實(shí)現(xiàn)對(duì)血細(xì)胞的計(jì)數(shù)和區(qū)分不同的白細(xì)胞。該方法不需要對(duì)血細(xì)胞的技術(shù)和區(qū)分不同的白細(xì)胞。
標(biāo)簽:   微流控 微流控技術(shù)