米樂(lè)M6:微流控芯片邁入黃金發(fā)展十年,微型化、自動(dòng)化檢測(cè)加速落地和升級(jí)
作者:米樂(lè)發(fā)布時(shí)間:2025-02-16
新冠疫情防控需求推動(dòng)了測(cè)序、質(zhì)譜、數(shù)字 PCR、微流控芯片等前沿檢驗(yàn)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
其中,微流控芯片是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種全新微量分析技術(shù),被評(píng)為本世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d檢驗(yàn)技術(shù)之一。
“微”是指實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的微型化(尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米)米樂(lè)m6官網(wǎng)登錄入口。“流”是指實(shí)驗(yàn)對(duì)象屬于流體(體積為納升到阿升)。“控”代表著在微型化設(shè)備上對(duì)流體的控制、操作和處理。它屬于一種底層技術(shù),交織著化學(xué)、流體物理、微電子、新材料等多門(mén)學(xué)科知識(shí)。
它可以把整個(gè)化驗(yàn)室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等集成到一塊微米級(jí)尺度的芯片上,自動(dòng)完成分析全過(guò)程,且可以多次使用。
微流控技術(shù)問(wèn)世至今有近 30 年歷史,其發(fā)展迅猛,被稱(chēng)為下一代醫(yī)療檢驗(yàn)領(lǐng)域“顛覆性技術(shù)”。微流控芯片最早可追溯至 1990 年,瑞士的 Manz 和 Widmer 進(jìn)行電泳分離,開(kāi)啟微流控芯片發(fā)展道路。
此后,國(guó)外多家公司的研發(fā)對(duì)于微流控芯片技術(shù)逐漸成熟做了很大貢獻(xiàn)。中國(guó)于 2002 年起開(kāi)始助力微流控技術(shù)的發(fā)展。2016-2017 年,中國(guó)出臺(tái)相應(yīng)的政策,希望大力推進(jìn)國(guó)內(nèi)微流控芯片的研發(fā)進(jìn)程。
▲圖丨微流控芯片歷史沿革(來(lái)源:DeepTech)
其基本特征和最大優(yōu)勢(shì)是多種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺(tái)上靈活組合、規(guī)模集成。它使用幾十到幾百微米尺度的管道,處理或操控很少量的(10~9 至 10~18 升,1 立方毫米至 1 立方微米)流體,使用非常少的樣本和試劑做出高精度和高敏感度的分離和檢測(cè),費(fèi)用低,分析時(shí)間短,分析設(shè)備體積小。從本質(zhì)上說(shuō),微流控提供了在空間和時(shí)間上集中控制分子的能力。
新冠病毒橫行之下,實(shí)驗(yàn)室超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、醫(yī)護(hù)人員沒(méi)日沒(méi)夜奮戰(zhàn)在檢測(cè)線(xiàn)的新聞屢見(jiàn)不鮮。在此場(chǎng)景下,微流控芯片優(yōu)勢(shì)凸顯。微流控芯片可將核酸提取、擴(kuò)增及檢測(cè)整合在一個(gè)芯片上,相較于傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法,其具有集成微型化、多線(xiàn)程自動(dòng)化、檢驗(yàn)快、低消耗、少污染等較多優(yōu)勢(shì),在醫(yī)療檢驗(yàn)和疾病防控上具有巨大的應(yīng)用前景。
▲圖 | 微流控芯片檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)(來(lái)源:DeepTech)米樂(lè)
微流控技術(shù)應(yīng)用范圍廣,如生物醫(yī)學(xué)、新藥物合成與篩選、食品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。目前主要應(yīng)用場(chǎng)景集中在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,例如生化檢驗(yàn)、核酸檢測(cè)、免疫檢驗(yàn)等。
在生化領(lǐng)域,成本低、檢測(cè)便攜的紙層析微流控芯片技術(shù)已成功應(yīng)用于葡萄糖快速檢測(cè)。血?dú)夥治觥⒀潜O(jiān)測(cè)等也是目前微流控芯片常用的場(chǎng)景。

在核酸檢測(cè)領(lǐng)域,利用微流控技術(shù)可以將核酸提取、擴(kuò)增及檢測(cè)都集成在同一個(gè)芯片上,擺脫繁瑣操作以及對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的依賴(lài),減少了操作人員的負(fù)擔(dān)及污染的可能性,實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地快速檢測(cè)的需求。PCR 與微流控芯片的結(jié)合突破了傳統(tǒng) PCR 方法反應(yīng)速度的極限,為醫(yī)療檢驗(yàn)和疾病防控帶來(lái)巨大的幫助。
▲圖 | 微流控芯片部分應(yīng)用場(chǎng)景(來(lái)源:DeepTech)
未來(lái)幾年,以微流控芯片、生物芯片為底層驅(qū)動(dòng)的檢驗(yàn)技術(shù),將與更多檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)一步結(jié)合。這些底層技術(shù)疊加檢驗(yàn)方法學(xué)引發(fā)的檢驗(yàn)場(chǎng)景變革將成為檢驗(yàn)領(lǐng)域新藍(lán)海市場(chǎng)。
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