基(ji)於(yu)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)微流控平臺用於(yu)病原菌的(de)快(kuai)速臨(lin)床檢測(ce)

近日(ri)，來(lai)自濟(ji)南(nan)大(da)學(xue)的(de)劉宏(hong)教授、周偉(wei)家(jia)教授(shou)和中(zhong)國科(ke)學(xue)院(yuan)深(shen)圳(zhen)先進(jin)技術(shu)研(yan)究(jiu)院(yuan)王澤南(nan)副研(yan)究(jiu)員(yuan)團隊(dui)，在國際(ji)期(qi)刊Advanced Functional Materials上發表(biao)題(ti)為“Biosensor-Based Microfluidic Platforms for Rapid Clinical Detection of Pathogenic Bacteria"的綜(zong)述(shu)文(wen)章，第壹作者為侯瑩(ying)，劉震(zhen)。該(gai)綜(zong)述(shu)總結(jie)了微流控生(sheng)物傳(chuan)感器（包(bao)括(kuo)用(yong)於(yu)床旁檢測(ce)的(de)微流控設(she)備(bei)）在病原(yuan)菌臨(lin)床檢測(ce)中(zhong)的最新進(jin)展(zhan)。文(wen)章詳細探(tan)討(tao)了各類病(bing)原(yuan)菌檢測(ce)策(ce)略，並(bing)分(fen)析了其(qi)優(you)勢(shi)與(yu)局限性。同(tong)時，重點介(jie)紹了用(yong)於(yu)捕(bu)獲和(he)檢測(ce)病(bing)原菌的(de)先進(jin)微流控平臺，如微流道(dao)、微陣列、數字(zi)微流體(ti)和紙(zhi)基平臺等，並(bing)總結(jie)了這(zhe)些微流控設(she)備(bei)的研(yan)究(jiu)成果及(ji)存(cun)在的不(bu)足(zu)。此(ci)外，文(wen)章還列舉了基(ji)於(yu)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)微流控設(she)備(bei)在檢測(ce)細(xi)菌失(shi)衡(heng)相關疾(ji)病中(zhong)的應(ying)用案(an)例(li)。最後(hou)，對(dui)基(ji)於(yu)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)高(gao)效微流控技術(shu)在病原(yuan)菌臨(lin)床檢測(ce)中(zhong)的潛(qian)在研(yan)究(jiu)方(fang)向提出了展(zhan)望(wang)，為未來(lai)的技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)提供(gong)了思(si)路(lu)。

【本文(wen)要點】

要(yao)點壹：病原菌檢測(ce)的(de)壹般原理(li)和方法

文(wen)章總結了病(bing)原菌檢測(ce)的(de)壹般原理(li)和方法，包括(kuo)依賴培養(yang)技(ji)術(shu)的細(xi)菌鑒(jian)定、免(mian)疫(yi)診(zhen)斷(duan)、分(fen)子診(zhen)斷(duan)以(yi)及單個致病菌的(de)結構分(fen)析和(he)成像(xiang)。深(shen)入理解(jie)這(zhe)些(xie)原(yuan)理(li)和方法的(de)優(you)勢(shi)和(he)不(bu)足(zu)，並(bing)針對(dui)這(zhe)些(xie)不(bu)足(zu)，借(jie)助(zhu)微流控芯片(pian)與現有(you)的(de)分(fen)子生(sheng)物學(xue)和免(mian)疫(yi)學(xue)檢測(ce)方(fang)法的(de)高(gao)兼容(rong)性和(he)無縫(feng)集(ji)成，為傳(chuan)統(tong)的(de)病(bing)原(yuan)體(ti)檢測(ce)提供(gong)了創新(xin)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

要點二(er)：用於(yu)病原菌檢測(ce)的(de)微流控生(sheng)物傳(chuan)感器平臺

微流控技術(shu)是(shi)壹種用(yong)於(yu)輸送、混(hun)合(he)、分(fen)離或以其(qi)他(ta)方式處(chu)理液(ye)體(ti)的綜(zong)合技(ji)術(shu)。基於(yu)該(gai)技術(shu)的微流控生(sheng)物傳(chuan)感器可(ke)分(fen)為兩(liang)類：基(ji)於(yu)微芯片(pian)的微流控和基於(yu)微流控紙(zhi)張的(de)分(fen)析裝置(zhi)。該(gai)部分(fen)詳細(xi)剖析了近年(nian)來(lai)利用(yong)微流體(ti)技術(shu)進(jin)行細菌捕(bu)獲和(he)檢測(ce)的(de)先進(jin)平臺，包括(kuo)微流道(dao)、微陣列、數字(zi)微流體(ti)和紙(zhi)質(zhi)平臺。目(mu)標(biao)是(shi)在現場實(shi)現(xian)快(kuai)速、高(gao)通(tong)量、高(gao)度(du)特(te)異性和(he)便攜(xie)式(shi)活病(bing)原體(ti)檢測(ce)系(xi)統(tong)。

要點三(san)：用(yong)於(yu)臨(lin)床中(zhong)細菌感(gan)染引發(fa)疾(ji)病診(zhen)斷(duan)的(de)微流控生(sheng)物傳(chuan)感器

微流控的多學(xue)科領(ling)域有(you)望(wang)解(jie)決(jue)眾(zhong)多挑(tiao)戰(zhan)。已(yi)生(sheng)產(chan)出大(da)量可(ke)批量生(sheng)產(chan)且具有(you)成本效益(yi)的即時檢測(ce)醫(yi)療(liao)器械(xie)。本章(zhang)總結了微流控生(sheng)物傳(chuan)感平臺在細菌感(gan)染引發(fa)的疾(ji)病診(zhen)斷(duan)方(fang)面的應(ying)用。便(bian)攜(xie)式(shi)和超靈敏的(de)生(sheng)物傳(chuan)感器，包(bao)括(kuo)熒(ying)光(guang)、電(dian)化(hua)學、比色和視覺檢測(ce)方(fang)案(an)，在臨(lin)床診斷(duan)中(zhong)具有(you)廣闊(kuo)的前景(jing)。

要(yao)點四(si)：總(zong)結(jie)與(yu)展(zhan)望(wang)

盡(jin)管(guan)基(ji)於(yu)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)微流控平臺在病原(yuan)體(ti)檢測(ce)中(zhong)的應(ying)用前景(jing)廣闊(kuo)，但仍存在壹些挑(tiao)戰(zhan)。解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)對(dui)於(yu)這些技術(shu)的進(jin)壹步發展(zhan)和(he)實(shi)際(ji)實(shi)施(shi)至(zhi)關(guan)重要(yao)。

（1）傳(chuan)感器穩(wen)定性：確保(bao)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)長(chang)期(qi)穩定性和(he)可(ke)重復(fu)性對(dui)於(yu)保(bao)持壹致的性能(neng)至關(guan)重要(yao)。研(yan)究(jiu)應(ying)著眼於(yu)開(kai)發(fa)強大(da)的(de)傳(chuan)感器材(cai)料(liao)，提高(gao)生(sheng)物識(shi)別元(yuan)件在各種條(tiao)件(jian)下的功(gong)能(neng)穩定性。

（2）靈(ling)敏度(du)增強：雖然目(mu)前的平臺已(yi)經(jing)證(zheng)明微流控傳(chuan)感器平臺可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)多個病原體(ti)標(biao)記(ji)物(wu)或單個細胞(bao)的檢測(ce)，但(dan)高通(tong)量、多(duo)靶點的(de)檢測(ce)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)交叉(cha)汙染(ran)。捕(bu)獲單(dan)元(yuan)與(yu)靶標(biao)的(de)結(jie)合特(te)異性也(ye)成為影(ying)響檢測(ce)結(jie)果準(zhun)確性的(de)重要(yao)因(yin)素(su)。

（3）集(ji)成和小(xiao)型(xing)化(hua)：開(kai)發(fa)集(ji)成和小(xiao)型(xing)化(hua)的系(xi)統(tong)，將樣(yang)品制備(bei)，病原體(ti)檢測(ce)和(he)數據(ju)分(fen)析結(jie)合(he)在壹個平臺上，對(dui)於(yu)即時檢測(ce)應(ying)用至(zhi)關(guan)重要(yao)。

（4）大(da)規模(mo)生(sheng)產(chan)和(he)降(jiang)低成本：大(da)規(gui)模(mo)生(sheng)產(chan)這(zhe)些(xie)平臺的可(ke)擴(kuo)展(zhan)性和(he)經(jing)濟(ji)可(ke)行性仍然是(shi)重大(da)障(zhang)礙(ai)。應(ying)努力(li)優(you)化(hua)制造(zao)工藝和(he)利用(yong)成本效益(yi)高的材料(liao)，使(shi)這(zhe)些技術(shu)易(yi)於(yu)獲得(de)。

（5）POCT應(ying)用：隨(sui)著即時(shi)檢測(ce)需(xu)求的(de)迫切(qie)，開(kai)發(fa)精(jing)確、低成本、集(ji)成化(hua)、便攜化(hua)、高靈敏(min)度(du)的微流控芯片(pian)成為人(ren)們(men)日(ri)益(yi)追求的(de)目(mu)標(biao)。開(kai)發(fa)簡(jian)單的(de)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)和用於(yu)芯片(pian)檢測(ce)的(de)信(xin)號傳(chuan)輸方法(fa)，如藍(lan)牙(ya)傳(chuan)輸和智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)接(jie)收，是(shi)微流控芯片(pian)廣泛(fan)采用(yong)的(de)必要(yao)條件。

（6）法規和(he)臨(lin)床驗(yan)證(zheng)：確保(bao)法規遵從性和(he)獲得(de)臨(lin)床驗(yan)證(zheng)對(dui)於(yu)在臨(lin)床環(huan)境(jing)中(zhong)采用(yong)這(zhe)些平臺至關(guan)重要(yao)。為(wei)了滿(man)足(zu)監(jian)管(guan)機(ji)構的嚴格要求並(bing)獲得(de)醫(yi)療(liao)保(bao)健(jian)專(zhuan)業(ye)人(ren)員的(de)信(xin)任，必(bi)須進(jin)行嚴格的測(ce)試(shi)和標(biao)準(zhun)化(hua)。

（7）跨學科(ke)合作(zuo)：基(ji)於(yu)生(sheng)物傳(chuan)感器的(de)微流控平臺的開(kai)發(fa)需(xu)要跨多個(ge)學科(ke)的(de)合(he)作(zuo)，包括(kuo)生(sheng)物學(xue)、化(hua)學、工程學和(he)醫(yi)學。促(cu)進(jin)跨學科(ke)研(yan)究(jiu)和(he)促(cu)進(jin)學術(shu)界、工業(ye)界和(he)醫(yi)療(liao)保(bao)健(jian)提供(gong)者之(zhi)間的(de)合作(zuo)關(guan)系(xi)將加(jia)速這(zhe)些(xie)技術(shu)從實(shi)驗(yan)室(shi)到(dao)臨(lin)床實(shi)踐的轉(zhuan)化(hua)。