朱春霖

微流控技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)檢驗中的研究進(jìn)展

朱春霖

隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，生物芯片技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也占據(jù)了重要的地位，為醫(yī)學(xué)診斷及科學(xué)的發(fā)展提供了強有力的工具，尤其是在臨床醫(yī)學(xué)檢驗方面，生物芯片技術(shù)已經(jīng)廣泛在細(xì)菌、病毒的檢測中應(yīng)用，同時也在自身免疫疾病的免疫標(biāo)志物、遺傳疾病、腫瘤標(biāo)志物中發(fā)揮著單一檢測或是聯(lián)合檢測的作用。在不久的將來，生物芯片技術(shù)還會在臨床醫(yī)學(xué)檢驗中或不可缺。本文對微流控技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗中的進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)分析，現(xiàn)將其作如下綜述。

微流控技術(shù)；感染性疾??；遺傳性疾??；腫瘤性疾??；醫(yī)學(xué)檢驗

微流控芯片技術(shù)也稱為芯片實驗室，其命名的由來是因該技術(shù)的簡化程度已經(jīng)從處理樣品到結(jié)果輸出的一系列過程，其微型、自動化、集成功能和實驗室已經(jīng)在藥品、食品和臨床中展現(xiàn)出了強大的功能。本文對近年來國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了閱讀和整理，重點分析了微流控技術(shù)在臨床中的檢測與運用，微流控技術(shù)不僅具有自動、高效、快速、集成、低消耗等特點[1]，特別是病毒的分離、循環(huán)腫瘤細(xì)胞的捕獲、腫瘤標(biāo)志物檢測中獲得了大量研究[2]，但將微流控技術(shù)作為商品進(jìn)入醫(yī)院仍然存在較多的缺陷例如準(zhǔn)確度和精密度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)等[3]。通過本文的分析和歸納，進(jìn)一步對微流控技術(shù)在臨床技術(shù)的發(fā)展中進(jìn)行了討論，為今后的微流控在臨床檢驗中的發(fā)展提供參考。

1 微流控芯片POCT概況

即時檢驗（point-of-care testing，POCT）是目前臨床檢驗科中發(fā)展的一種新型模式，美國國家臨床生化科學(xué)院將POCT定義為：在靠近患者治療的地方，由未接受臨床實驗室學(xué)科訓(xùn)練的醫(yī)務(wù)工作者或者患者自行進(jìn)行臨床檢驗[4]。POCT是除了傳統(tǒng)實驗室檢測外的一切檢測，它能很靠近檢測報告，同時又能將報告做成一個可移動的微型檢測系統(tǒng)。POCT對于醫(yī)學(xué)診斷效率的提高和診斷結(jié)果的改進(jìn)方面優(yōu)勢凸顯，讓其在誕生之初就成功的在血糖檢測和艾滋病檢測領(lǐng)域成功運用，同時也在其他疾病的診斷方面廣泛應(yīng)用。

微流控芯片具有靈敏快速的特征，在近年來的臨床檢驗中已經(jīng)逐漸取代了實驗室檢驗成為了POCT的理想載體，成為了現(xiàn)階段公認(rèn)的發(fā)展POCT的主要方向，特別是在臨床分析、DNA分析、蛋白質(zhì)組學(xué)分析、綜合分析、毒性檢測和法醫(yī)鑒定等方面廣闊應(yīng)用。微流控芯片POCT裝置相比中心實驗室具有尺寸規(guī)模小、檢測靈活性高等優(yōu)勢，檢測設(shè)備投入試劑和樣品的使用也明顯減少，同時操作簡便、速度更快、經(jīng)濟(jì)適用，特別適用于缺少昂貴檢驗設(shè)備的發(fā)展中國家和偏遠(yuǎn)地區(qū)[5]。

2 微流控芯片POCT應(yīng)用現(xiàn)狀

微流控芯片POCT具有微流控技術(shù)的大多數(shù)特性，且在生物工程、化學(xué)、無力、材料和微機(jī)電學(xué)科中覆蓋廣泛，微流控芯片POCT在免疫測定方面主要用于寄生蟲、細(xì)菌和病毒的檢測，而在分子診斷方面主要用于寡核苷酸的測定。另外，微流控芯片POCT也能用于細(xì)胞分析、核酸提取和血液分析領(lǐng)域。各個領(lǐng)域涉及到的研究不僅是一對一的，同時又能一對多，共同推動微流控芯片POCT技術(shù)的發(fā)展[6]。

DNA提取采用傳統(tǒng)技術(shù)檢測時十分耗費人力、物力和財力，同時操作過程也有嚴(yán)格的環(huán)境限制，一旦接觸到有毒的試劑會造成結(jié)果誤差。借助微流控芯片能從生物樣品的細(xì)胞中將核苷酸提取并隔離出來，則能為基因的分析帶來革命性的變化，微流控芯片因此也成為了DNA檢測分析的重要手段[7]。單萬水等[8]研究指出，采用微流控芯片行固相萃取能將細(xì)胞中溶解出的核酸有效萃取，主要包括以下3個步驟：（1）離液鹽環(huán)境下吸附DNA；（2）將其溶于乙醇后清除雜質(zhì)；（3）洗脫含有緩沖液的DNA。由于固相提取物需要依靠DNA和固相載體之間的結(jié)合性能，但鑒于其對溫度、pH值、緩沖液的敏感性極高，故在分析過程中容易引發(fā)DNA片段的缺失。相比之下，除DNA以外的其他細(xì)胞溶解物也會造成結(jié)合反應(yīng)的阻礙?，F(xiàn)階段提取效率保持在60%～90%的水平，故還需要新型技術(shù)來彌補上述不足[9]。

原則上，微流控芯片能在各個分析領(lǐng)域加以應(yīng)用，包括生物醫(yī)學(xué)、刑事科學(xué)、環(huán)境檢測、新藥物合成、食品與商品檢驗、航天科學(xué)等其他重要領(lǐng)域，其中最為熱門的是生物分析?，F(xiàn)階段應(yīng)用的主要范圍涵蓋了DNA測序、基因突變、核酸分理和定量、基因差異表達(dá)分析等。此外，蛋白質(zhì)的篩查與分析運用微流控芯片在也有相關(guān)報道[10]。

3 微流控芯片的特點

微流控芯片相比傳統(tǒng)生物技術(shù)與疾病的診斷，微流控芯片在各方面都有一個質(zhì)的飛躍和創(chuàng)新，其主要特點是微型化、高通量和自動化。微流控芯片的發(fā)展拓寬了生物芯片的適用范圍，是目前分析系統(tǒng)中的發(fā)展重點同時他也具有諸多優(yōu)勢。

微流控芯片將分析生物化學(xué)為基礎(chǔ)，將微機(jī)電加工技術(shù)作為依托，以微管道網(wǎng)絡(luò)作為結(jié)構(gòu)特征，將各工作單元獨立完成其單一反應(yīng)或單元操作，同時又能完成相對復(fù)雜的工作，讓整個芯片成為一個動態(tài)的系統(tǒng)，將分離、檢測、化學(xué)反應(yīng)等都融入芯片中，同時可反復(fù)多次使用，其廣泛性和適用性更為突出[11]。微流控芯片為屬于通用的DNA芯片，特異性由PCR控制，所以也能將其作為檢測平臺，提供菜單式的服務(wù)和具體的臨床信息，為將來的發(fā)展提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

目前芯片實驗技術(shù)仍舊處于早期的研究階段，但芯片技術(shù)憑借著其顯著的優(yōu)勢以及巨大的商業(yè)價值，目前為止也仍然在迅速發(fā)展，特別是集PCR技術(shù)、毛細(xì)管電泳、熒光標(biāo)記于一身的微流控芯片，其在基因測序、基因表達(dá)、疾病診斷等各個領(lǐng)域的應(yīng)用前景已經(jīng)獲得了人們的極大關(guān)注。

[1]李福來，孫平風(fēng)，黃小林，等．基于免疫磁分離的微流控技術(shù)在循環(huán)腫瘤細(xì)胞富集分離中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]．中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2016，39（1）：64-67．

[2]樊斐，張國軍，康熙雄，等．微流控芯片免疫分析抗體固定方法比較[J]．中國醫(yī)藥生物技術(shù)，2015，10（1）：81-83．

[3]韓俊萍，孫敬，歐元，等．微流控技術(shù)在法醫(yī)DNA快速檢驗方面的應(yīng)用[J]．中國測試，2016，42（1）：53-60．

[4]侯建勛，申世鉉．基于微流控和機(jī)器視覺的紅細(xì)胞變形性測量系統(tǒng)[J]．中國醫(yī)療器械雜志，2016，40（3）：173-175．

[5]宋敬敬，李曉亮，蘭杰，等．微流控芯片分析M4患者CD14+單核細(xì)胞中MPO表達(dá)[J]．中國腫瘤臨床，2014，21（12）：771-775．

[6]田恬，黃藝順，林冰倩，等．紙芯片微流控技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J]．分析測試學(xué)報，2015，34（3）：257-267．

[7]汪潔麗，劉威．一種基于微流控技術(shù)選擇性地固定和釋放細(xì)胞的方法[J]．科技通報，2016，32（5）：68-72．

[8]單萬水．從層析熒光到微流控生物芯片——現(xiàn)場快速檢驗（POCT）技術(shù)基礎(chǔ)概述[J]．中國醫(yī)療器械信息，2017，23（7）：45-52．

[9]張瀟丹，徐溢，張濤，等．基于陣列微流控細(xì)胞芯片的植物組分抗氧化活性分析[J]．分析化學(xué)，2016，44（4）：604-609．

[10]梁臻龍，王策，李炯，等．基于微流控技術(shù)與酶促化學(xué)發(fā)光免疫技術(shù)檢測血清CEA方法的建立及初步應(yīng)用評價[J]．臨床檢驗雜志，2015，33（12）：892-894．

[11]吳李剛，周武平，蔣克明，等．基于離心微流技術(shù)的陣列化檢測芯片[J]．微納電子技術(shù)，2016，53（10）：658-662．

Research Progress of Microfluidic Technology in Clinical Medical Laboratory

ZHU Chunlin Laboratory Department, The People's Hospital of Guandu District, Kunming Yunnan 650000, China

With the rapid development of high and new technology, biochip technology plays an important role in the field of clinical medicine, and provides a powerful tool for medical diagnosis and scientifc development, especially in the feld of clinical medicine testing, biochip technology has been widely used in the detection of bacteria and viruses, It also plays a role in single detection or joint detection of immune markers, genetic diseases and tumor markers in autoimmune diseases. In the near future, biochip technology will also be indispensable in clinical laboratory testing. In this paper, the progress of microfluidic technology in medical laboratory is summarized and reviewed.

microfuidic technology; infectious diseases; genetic diseases; neoplastic diseases; medical tests

R446

A

1674-9308（2017）16-0062-02

10．3969/j．issn．1674-9308．2017．16．031

云南省昆明市官渡區(qū)人民醫(yī)院檢驗科，云南 昆明 650000