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主动式液滴阵列微流控:一种现场快速多重复杂分析的新策略

POCT (Point-of-care testing,现场即时检测)是在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。相比于传统实验室检查,POCT因使用便捷、能够极大降低诊断时间、为患者在最佳时间窗口获得诊断结果提供了便利等优势而备受青睐。近年来,POCT的发展面临两大趋势,即由简单测试转向复杂分析,由单一指标检测转向多重指标联合检测。多重复杂分析的POC化已成为亟待解决的一项关键技术挑战。针对该问题,广州市第一人民医院(华南理工大学附属第二医院)检验医学研究室报导了一种基于主动式液滴阵列的微流控芯片POCT解决方案。该研究成果发表近日在英国皇家化学学会《Chemical Communications》杂志,论文第一作者为舒博文博士,通讯作者为刘大渔研究员。

研究使用的微流控芯片上具有一系列平行的串联疏水微池,串联微池之间以狭缝连通。由于表面张力作用,含有试剂或样品的液滴被锚定于指定的微池,而磁珠则可以在外部磁力驱动下穿越狭缝。利用上述芯片设计,通过芯片相对磁、热、光作用区域的空间移位操作来完成分析所需的系列能量-质量输运过程,可以实现多重复杂分析的集成化和并行化(图1)。 

图1主动式液滴阵列微流控芯片的原理示意图

研究首先利用这种主动式液滴阵列微流控芯片技术展示了全集成方式的多重生殖道病原体RNA检测。如图2A-D,芯片在加热区、磁场作用区和光学检测区切换,顺序完成细胞裂解/核酸捕获、磁珠洗涤、核酸洗脱和扩增/检测。芯片上的每一个串联液滴阵列可检测一种病原,因此平行的串联液滴阵列可以同步检测多种病原。研究以全集成方式实现了四种生殖道病原的同步检测,包括沙眼衣原体、解脲脲原体、生殖支原体和淋病奈瑟菌,整个分析过程在45 min内完成。

图2 基于主动式液滴阵列技术的RNA和蛋白标志物分析

2 基于主动式液滴阵列技术的RNA和蛋白标志物分析

研究还利用这种主动式液滴阵列微流控芯片技术实现了多重免疫化学发光分析。与核酸分析类似,芯片在加热区、磁场作用区和光学检测区切换,顺序完成免疫亲和、磁珠洗涤、化学发光反应/检测。研究以全集成方式实现了两种感染相关蛋白标志物——C-反应蛋白和降钙素原的检测(如图2E-H),整个分析过程在15 min内完成。

研究发展的主动式液滴阵列微流控技术具有操控便利、应用灵活和扩展性强的优势,因而是实现现场快速多重复杂分析的有利工具。

原文出处:Active droplet-array(ADA) microfluidics enable multiplexed complex bioassays for point of caretesting, Bowen Shu, Zhujun Li, Xiao Yang, Feng Xiao, Dongguo Lin, Xiuxia Lei,Banglao Xu, and Dayu Liu* Chem. Comm., 2018, DOI: 10.1039/C7CC09377B

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