張偉

摘要：導(dǎo)流雜交基因芯片技術(shù)（HybriMax）是凱普生物核心專有技術(shù)，與試劑盒配合，廣泛應(yīng)用于人乳頭瘤病毒分型檢測、遺傳類基因缺陷的核酸分子雜交分析，取得良好效果。本文結(jié)合實際情況，通過查詢閱讀相關(guān)文獻資料，了解市場的需求和反饋意見，討論導(dǎo)流雜交平臺儀器的設(shè)計和開發(fā)。

關(guān)鍵詞：HybriMax;雜交儀;設(shè)計和開發(fā)

一、雜交儀的基本構(gòu)成和特點

Hybrimax自動核酸分子雜交儀是基于快速導(dǎo)流雜交平臺的新一代自動化儀器，是機電一體化儀器，由主機、反應(yīng)室總成、電氣部件、LCD顯示器、機械臂移液裝置、試劑安裝平臺、電源等模塊部件組成。儀器采用機械臂三維運動模塊，移動速度快。通過控制電機精確位移，具有精準的溫度控制功能。能夠?qū)崿F(xiàn)實驗過程的自動化，減少人工操作，降低實驗風險，提高準確率與一致性。

該產(chǎn)品按照國家食品藥品監(jiān)督管理局《醫(yī)療器械分類目錄》進行分類，屬于臨床檢驗分析儀器（代碼為6840）中基因和生命科學儀器，管理類別為Ⅱ類。且按照國家食品藥品監(jiān)督管理局《醫(yī)療器械分類規(guī)則》進行分類，屬于有源醫(yī)療器械中的臨床檢驗分析儀器，對醫(yī)療效果的影響程度為輕微影響，管理類別為Ⅱ類。

二、導(dǎo)流雜交儀的應(yīng)用情況

蘇軍俠、韓秀紅等選取疑似宮頸病變的84例女性患者，均行導(dǎo)流雜交HPV、TCT及陰道鏡下宮頸活組織檢測，以陰道鏡下宮頸活組織檢測結(jié)果為金標準，分析導(dǎo)流雜交HPV和TCT檢測以及二者聯(lián)合檢測的結(jié)果與效能。結(jié)果陰道鏡下宮頸活組織檢測陽性率為33.33%，導(dǎo)流雜交HPV、TCT及二者聯(lián)合檢測陽性率分別為27.38%、26.19%和32.14%。二者聯(lián)合檢測的靈敏度高于導(dǎo)流雜交HPV與TCT單一檢測（P<0.05）;二者聯(lián)合檢測的約登指數(shù)高于單一方法檢測。結(jié)論導(dǎo)流雜交HPV聯(lián)合TCT檢測能夠準確地篩查診斷宮頸癌及癌前病變，其靈敏度較高。

鄒敏、謝春艷、譚初珍等選取該院婦科2012年9月至2013年7月收治的宮頸病變患者300例，對其采用HybriMax醫(yī)用核酸分子快速雜交儀對HPV進行分型檢測，同時將其中的100例和細胞病理學診斷結(jié)果進行比較。結(jié)論 HybriMax醫(yī)用核酸分子快速雜交儀不但可以提高HPV的檢出率，而且還可以降低假陰性率，目前是一種有效的HPV分型的診斷方法。

鑒于篇幅所限，本文不引用太多實驗數(shù)據(jù)。綜合市場反饋和查詢相關(guān)文獻資料來看，HybriMax導(dǎo)流雜交技術(shù)先進，適用性強，是最主要的基因檢測技術(shù)之一。全自動核酸分子導(dǎo)流雜交儀具有智能化強、操作簡便、專業(yè)化程度高、范圍廣等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學診斷等領(lǐng)域，具有較高的實用價值。

三、導(dǎo)流雜交儀的設(shè)計和開發(fā)

3.1反應(yīng)室

分子雜交反應(yīng)室是雜交儀的關(guān)鍵部件，是生物芯片雜交過程的載體，能夠?qū)崿F(xiàn)包括雜交過程的溫度控制，雜交液、洗滌液、酶標液、顯色液及水的清洗，自動完成液體排放等功能。雜交反應(yīng)室一般為方形盒狀，在反應(yīng)室的上殼設(shè)有多個內(nèi)凹的方形反應(yīng)格，每個反應(yīng)格中心設(shè)有排液孔，排液孔下方通過橫向的水道相互連接，并通過設(shè)在反應(yīng)室下殼的排水水嘴進行排液，必要時，可以通過泵吸在反應(yīng)室內(nèi)部形成負壓，并由負壓將膜面液體吸附排出，得到充分雜交的過程。

安裝好的反應(yīng)室，應(yīng)完全分隔，無滲透現(xiàn)象。實驗過程中，不能有交叉污染發(fā)生。排液后，膜面不能有液體殘留。反應(yīng)室要精準控溫，升溫速度應(yīng)≥8.0℃/min;溫度控制精度：±0.5℃。

3.2運動模塊

運動模塊是實現(xiàn)儀器功能的核心自動化組件，要求三軸運行平穩(wěn)、不存在卡滯現(xiàn)象，無異響。加樣臂定位精準，取放槍頭順暢。同時，運動模塊要有防銹設(shè)計，避免因長時間使用有銹蝕發(fā)生。

雜交儀運動模塊的發(fā)展方向是引入AI機制，集成操作系統(tǒng)，朝著智能化和IT信息化方向發(fā)展。具體是實現(xiàn)分子雜交自動流水線，即通過軌道將樣本前處理系統(tǒng)、雜交分析過程、樣本后處理系統(tǒng)相連接，以高效率的儀器設(shè)備、模塊式的組合和流水線式的自動化控制的高度集成，結(jié)合智能IT系統(tǒng)，提高檢測效率，確保檢測結(jié)果的可靠性和結(jié)果輸出的即時性。

3.3 AIE+ABS和芯片閱讀

2001年，香港科技大學唐本忠院士首次提出“聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）”的新概念，引發(fā)了發(fā)光材料的革命，成為化學和材料的前沿領(lǐng)域之一。ABS是基于化學反應(yīng)的傳感（activity-based sensing，ABS）。AIE與ABS的相結(jié)合，可以滿足高靈敏性、高選擇性、在復(fù)雜體系的高適用性的需求。

生物芯片的檢測原理就是通過點樣過程，將大量的探針分子固化到持物上后與標記的樣品分子進行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度進而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息并進行高效的解讀和分析?，F(xiàn)有的雜交是添加了顯色試劑，通過顯色反應(yīng)來閱讀。這種方式需要將雜交后的芯片雜交膜加以顯色固化，清洗干凈后取出，采用人工閱讀的方式對雜交結(jié)果進行判斷。

3.4全實驗室自動化

全實驗室自動化（TLA）階段，它是指將多個自動化分析儀、自動機械傳輸系統(tǒng)、標本分析前后處理設(shè)備、進程控制軟件和數(shù)據(jù)管理軟件等有機地結(jié)合起來，構(gòu)成全自動化的流水線作業(yè)環(huán)境，覆蓋整個檢驗過程。全實驗室自動化是國際臨床檢驗的發(fā)展方向，也是導(dǎo)流雜交平臺的發(fā)展方向。

綜上所述，導(dǎo)流雜交平臺儀器的設(shè)計和開發(fā)，要進一步升級優(yōu)化反應(yīng)室的設(shè)計，實現(xiàn)靈活通量的雜交反應(yīng)，要拓展軟件功能，滿足開放型多項目檢測要求。運動模塊要拓展至AI機器人設(shè)計，緊跟5G與新技術(shù)潮流，致力于云端化、自動化的智慧雜交系統(tǒng)等方向的研究。探討引入AIE+ABS的可行性，改顯色反應(yīng)為發(fā)光反應(yīng)，從而進一步實現(xiàn)化學傳感和自動閱讀。

參考文獻：

[1]蘇軍俠，韓秀紅，等。導(dǎo)流雜交HPV檢測聯(lián)合TCT檢測在宮頸癌篩查中的應(yīng)用價值?！杜R床醫(yī)學研究與實踐》 ?2020年第7期91-92，共2頁

[2]鄒敏;謝春艷;譚初珍，等。hybrimax醫(yī)用核酸分子快速雜交儀檢測人乳頭狀瘤病毒分型的觀察?！?檢驗醫(yī)學與臨床》 2014年第10期1408-1409，1411。

[3]Dong Wang，Ben Zhong Tang。Aggregation-Induced Emission Luminogens for Activity-Based Sensing。Acc.Chem.Res.2019