微流控技术在临床医学检验中的研究进展

朱春霖

微流控技术在临床医学检验中的研究进展

朱春霖

随着高新技术的迅猛发展，生物芯片技术在临床医学领域中也占据了重要的地位，为医学诊断及科学的发展提供了强有力的工具，尤其是在临床医学检验方面，生物芯片技术已经广泛在细菌、病毒的检测中应用，同时也在自身免疫疾病的免疫标志物、遗传疾病、肿瘤标志物中发挥着单一检测或是联合检测的作用。在不久的将来，生物芯片技术还会在临床医学检验中或不可缺。本文对微流控技术在医学检验中的进展进行了总结分析，现将其作如下综述。

微流控技术；感染性疾病；遗传性疾病；肿瘤性疾病；医学检验

微流控芯片技术也称为芯片实验室，其命名的由来是因该技术的简化程度已经从处理样品到结果输出的一系列过程，其微型、自动化、集成功能和实验室已经在药品、食品和临床中展现出了强大的功能。本文对近年来国内外的相关文献进行了阅读和整理，重点分析了微流控技术在临床中的检测与运用，微流控技术不仅具有自动、高效、快速、集成、低消耗等特点[1]，特别是病毒的分离、循环肿瘤细胞的捕获、肿瘤标志物检测中获得了大量研究[2]，但将微流控技术作为商品进入医院仍然存在较多的缺陷例如准确度和精密度达不到标准等[3]。通过本文的分析和归纳，进一步对微流控技术在临床技术的发展中进行了讨论，为今后的微流控在临床检验中的发展提供参考。

1 微流控芯片POCT概况

即时检验（point-of-care testing，POCT）是目前临床检验科中发展的一种新型模式，美国国家临床生化科学院将POCT定义为：在靠近患者治疗的地方，由未接受临床实验室学科训练的医务工作者或者患者自行进行临床检验[4]。POCT是除了传统实验室检测外的一切检测，它能很靠近检测报告，同时又能将报告做成一个可移动的微型检测系统。POCT对于医学诊断效率的提高和诊断结果的改进方面优势凸显，让其在诞生之初就成功的在血糖检测和艾滋病检测领域成功运用，同时也在其他疾病的诊断方面广泛应用。

微流控芯片具有灵敏快速的特征，在近年来的临床检验中已经逐渐取代了实验室检验成为了POCT的理想载体，成为了现阶段公认的发展POCT的主要方向，特别是在临床分析、DNA分析、蛋白质组学分析、综合分析、毒性检测和法医鉴定等方面广阔应用。微流控芯片POCT装置相比中心实验室具有尺寸规模小、检测灵活性高等优势，检测设备投入试剂和样品的使用也明显减少，同时操作简便、速度更快、经济适用，特别适用于缺少昂贵检验设备的发展中国家和偏远地区[5]。

2 微流控芯片POCT应用现状

微流控芯片POCT具有微流控技术的大多数特性，且在生物工程、化学、无力、材料和微机电学科中覆盖广泛，微流控芯片POCT在免疫测定方面主要用于寄生虫、细菌和病毒的检测，而在分子诊断方面主要用于寡核苷酸的测定。另外，微流控芯片POCT也能用于细胞分析、核酸提取和血液分析领域。各个领域涉及到的研究不仅是一对一的，同时又能一对多，共同推动微流控芯片POCT技术的发展[6]。

DNA提取采用传统技术检测时十分耗费人力、物力和财力，同时操作过程也有严格的环境限制，一旦接触到有毒的试剂会造成结果误差。借助微流控芯片能从生物样品的细胞中将核苷酸提取并隔离出来，则能为基因的分析带来革命性的变化，微流控芯片因此也成为了DNA检测分析的重要手段[7]。单万水等[8]研究指出，采用微流控芯片行固相萃取能将细胞中溶解出的核酸有效萃取，主要包括以下3个步骤：（1）离液盐环境下吸附DNA；（2）将其溶于乙醇后清除杂质；（3）洗脱含有缓冲液的DNA。由于固相提取物需要依靠DNA和固相载体之间的结合性能，但鉴于其对温度、pH值、缓冲液的敏感性极高，故在分析过程中容易引发DNA片段的缺失。相比之下，除DNA以外的其他细胞溶解物也会造成结合反应的阻碍。现阶段提取效率保持在60%～90%的水平，故还需要新型技术来弥补上述不足[9]。

原则上，微流控芯片能在各个分析领域加以应用，包括生物医学、刑事科学、环境检测、新药物合成、食品与商品检验、航天科学等其他重要领域，其中最为热门的是生物分析。现阶段应用的主要范围涵盖了DNA测序、基因突变、核酸分理和定量、基因差异表达分析等。此外，蛋白质的筛查与分析运用微流控芯片在也有相关报道[10]。

3 微流控芯片的特点

微流控芯片相比传统生物技术与疾病的诊断，微流控芯片在各方面都有一个质的飞跃和创新，其主要特点是微型化、高通量和自动化。微流控芯片的发展拓宽了生物芯片的适用范围，是目前分析系统中的发展重点同时他也具有诸多优势。

微流控芯片将分析生物化学为基础，将微机电加工技术作为依托，以微管道网络作为结构特征，将各工作单元独立完成其单一反应或单元操作，同时又能完成相对复杂的工作，让整个芯片成为一个动态的系统，将分离、检测、化学反应等都融入芯片中，同时可反复多次使用，其广泛性和适用性更为突出[11]。微流控芯片为属于通用的DNA芯片，特异性由PCR控制，所以也能将其作为检测平台，提供菜单式的服务和具体的临床信息，为将来的发展提供基础。

4 结论

目前芯片实验技术仍旧处于早期的研究阶段，但芯片技术凭借着其显著的优势以及巨大的商业价值，目前为止也仍然在迅速发展，特别是集PCR技术、毛细管电泳、荧光标记于一身的微流控芯片，其在基因测序、基因表达、疾病诊断等各个领域的应用前景已经获得了人们的极大关注。

[1]李福来，孙平风，黄小林，等．基于免疫磁分离的微流控技术在循环肿瘤细胞富集分离中应用的研究进展[J]．中华检验医学杂志，2016，39（1）：64-67．

[2]樊斐，张国军，康熙雄，等．微流控芯片免疫分析抗体固定方法比较[J]．中国医药生物技术，2015，10（1）：81-83．

[3]韩俊萍，孙敬，欧元，等．微流控技术在法医DNA快速检验方面的应用[J]．中国测试，2016，42（1）：53-60．

[4]侯建勋，申世铉．基于微流控和机器视觉的红细胞变形性测量系统[J]．中国医疗器械杂志，2016，40（3）：173-175．

[5]宋敬敬，李晓亮，兰杰，等．微流控芯片分析M4患者CD14+单核细胞中MPO表达[J]．中国肿瘤临床，2014，21（12）：771-775．

[6]田恬，黄艺顺，林冰倩，等．纸芯片微流控技术的发展及应用[J]．分析测试学报，2015，34（3）：257-267．

[7]汪洁丽，刘威．一种基于微流控技术选择性地固定和释放细胞的方法[J]．科技通报，2016，32（5）：68-72．

[8]单万水．从层析荧光到微流控生物芯片——现场快速检验（POCT）技术基础概述[J]．中国医疗器械信息，2017，23（7）：45-52．

[9]张潇丹，徐溢，张涛，等．基于阵列微流控细胞芯片的植物组分抗氧化活性分析[J]．分析化学，2016，44（4）：604-609．

[10]梁臻龙，王策，李炯，等．基于微流控技术与酶促化学发光免疫技术检测血清CEA方法的建立及初步应用评价[J]．临床检验杂志，2015，33（12）：892-894．

[11]吴李刚，周武平，蒋克明，等．基于离心微流技术的阵列化检测芯片[J]．微纳电子技术，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

云南省昆明市官渡区人民医院检验科，云南 昆明 650000