微流控芯片是近年发展起来的一种全新的微量分析技术,具有多重独特优势,已被我国列为重点突破的高新技术。
目前微流控技术已被广泛应用于生命科学,蛋白质组学、杂交测序、代谢物分析、转基因产品检测、体外临床诊断、病原体检测等多个领域,具有巨大的应用前景。尤其对以下几个高新技术行业,搭乘微流控技术平台可助力企业加速发展甚至促进产业升级。
01
体外诊断
微流控芯片是临床体外诊断各方法学的有利载体,因其小巧便携、操作简单,极大地拓展了体外诊断的应用空间,提高了分析效率。
科炬生物微流控F10Pro荧光免疫分析仪
在POCT领域,微流控芯片技术在免疫测定、蛋白质组学分析(蛋白质和肽)、临床分析(血气分析、葡萄糖/乳酸分析等)、DNA分析、毒性检测和法医鉴定等领域具有广阔的应用前景。
目前,多家公司推出了微流控POCT产品,包括血糖仪、血液分析仪等,可支持血气、电解质、生化、血凝、心肌标志物等物质的快速检测,以及难以培养、鉴定的病原微生物(如结核杆菌、病毒、支原体等)的现场快速检测等。
免疫检测方面,以科炬生物微流控为国产主流。2019年,科炬生物突破国际微流控技术壁垒,率先在国内免疫检测领域建成首条自动化、智能化、开放式微流控芯片全自动生产线,微流控产品凭借其“更准、更快、更简单”特性深受医疗市场欢迎。
科炬生物微流控产品在精准定量方面,与Beckman化学发光试剂盒检测结果一致性达0.999以上,CV<5%,结果4-20 min稳定不变,无需定点判读。微流控产品已经逐步在医疗市场得到肯定和开拓,其替代传统免疫层析方法已成为发展的必然。
02
药物筛选
传统的药物筛选和新药研发需要确定大量候选药物的活性成分、作用靶点、代谢以及毒性等,微流控芯片因其高通量、自动化、快速的特点可用于药物的筛选。
目前已将微流控芯片与质谱联用,整合细胞培养、代谢物产生、样品预处理和检测等多个单元进行药物代谢研究,集成化的微流控芯片也可同时进行高通量细胞毒性筛选和代谢物的在线监测。
体外抗肿瘤药物敏感性可指导抗肿瘤药物的临床使用,细胞水平的药物测试是判定抗肿瘤药物敏感性的有效手段之一。微流控肿瘤微阵列药物测试系统集成了细胞培养阵列、自动细胞培养、换液、多药物处理以及细胞存活检测等功能,依据细胞存活率筛选出最佳的抗肿瘤药物组合。
03
生物化学
微流控芯片在细胞的培养、分离、组分分析及细胞操纵方面都有应用。单细胞分析对重大疾病的早期诊断、治疗、药物筛选及细胞生理、病理过程的研究有重要意义。
将光镊或超声捕获、光穿孔、细胞裂解、电泳分离和细胞流失计数等操作单元集成到一块微流控芯片上,并把得到的信息汇总分析,可以完成对单个细胞的精准操控。
微流控PCR芯片与传统的PCR比,传热速率快,内部温度均匀,反应过程易于控制,而且反应所需的样品和试剂量少,大大降低成本。
目前,微流控PCR芯片在病毒检测、传染性疾病、食品和水质检测、致病菌鉴定及微生物重要基因检测、农作物病菌、畜禽病毒的检测及农作物基因研究方面都有广泛应用。
04
病原微生物检测
利用微流控芯片可同时检测多种病原菌和病毒。基于微流控芯片的蛋白质免疫分析方法,检测时间可缩短至10min以内,对于临床快速检验有较广阔的应用前景,有助于致病病原体鉴别,辅助医生进行诊断及治疗工作。
05
器官芯片
器官芯片是一种利用微加工技术,在微流控芯片上制造出能够模拟人类器官主要功能的仿生系统。通过特定方式将细胞培养系统组装到微流控芯片中,根据生物体中的器官结构在体外对其进行重建,构建细胞图形化培养,从而模拟人体器官的复杂结构、微环境和生理学功能,用以研究特定环境下器官的生理机能和构建体外疾病模型。
这种技术对于药物毒性和药效的预测比常规体外模型更有潜力,应用于药物的吸收、分布、代谢和排泄的预测以及药物毒性的研究。
当前,微流控芯片的研究、应用及产业化都在快速发展,主要增长点是医药研究和即时诊断。同时微流控芯片作为多学科发展的重要技术平台,正处于非常重要的发展阶段,已引起学术界和产业界的重视,相信未来可以发现微流控芯片技术更多的发展领域,更大的发展空间,进一步实现我国高新技术新突破。
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