医疗诊断

一、简介

微流控芯片具有液流可控、样品消耗量小、反应速度快、易于集成化等特点，在临床诊断和疾病筛查领域具有广阔的发展前景。本文针对近年来微流控芯片技术在疾病诊断方面的最新研究进展，从疾病标志物检测、细胞筛选和药物代谢研究及疾病诊断微流控芯片装置的发展现状等方面概述其在疾病诊断方面的应用和发展。

近年来，微流控芯片在疾病诊断方面的相关研究包括生物标志物免疫分析、核酸测序、细胞分选与识别等。继免疫微阵列芯片之后，微流控芯片免疫检测的研究近年来备受关注，与前者相比，微流控免疫芯片更具有发展潜力。

二、应用

1.肿瘤标志物微流控芯片检测技术

研究不仅涉及与糖类抗原标志物相关的肝癌、肺癌、胃癌和乳腺癌等常见的癌症的诊断，也涉及与激素类标志物相关的肺小细胞癌、垂体腺瘤等癌症的诊断，另外检测脱氧核糖核酸标志物的微流控芯片应用于癌症的早期诊断也得到了广泛的研究。

2.传染病微流控芯片检测技术

微流控芯片平台的便携、简单、快速的优势，尤其是灵敏的优点（在少量样本中检测出样本中低浓度病毒），在传染病相关病毒检测方面及其临床诊断领域具有良好的应用前景，因此传染病相关病毒的微流控芯片检测技术也得到了广泛的研究

3.性激素微流控芯片检测技术

性激素从化学性质上讲属环戊烷多氢菲的衍生物，归为类固醇激素或甾体激素。性激素的检测在肿瘤、内分泌相关疾病的诊断方面都有重要的临床参考价值。在最近几年，疾病相关标志物与加合物的检测研究也比较热。

4.甲状腺微流控芯片检测技术

使用竞争免疫分析方法检测结合微流控芯片装置，检测灵敏度得到大大地提高，此便携式的半自动系统在甲状腺激素的检测方面将具有较高的临床诊断价值。

5.细胞学诊断与体外细胞药物代谢研究

随着微流控芯片细胞筛选技术和细胞定位、操纵和高灵敏度检测方法的建立，有望将疾病诊断、体外细胞药效监控甚至个体化药物医疗等推进到细胞水平上，甚至是单细胞水平。一些研究组开展的微流控芯片免疫细胞筛进行全血细胞的研究取得了很好的进展。

医疗诊断方向微流控实验室设备配套

建立实验室需覆盖芯片设计、加工、检测及自动化控制全流程，核心设备包括以下类别：

1.芯片设计与加工设备

光刻机：用于制备微米级流道结构，如SUSS MA6光刻机支持紫外曝光与掩膜对准，精度达±1μm。

软注塑机：批量复制PDMS芯片，兼容复杂三维结构，如深圳摩方的高精度注塑设备。

等离子清洗机：提升芯片表面亲水性，增强生物分子固定效率，如PDC-001型号。

激光切割机：精密加工PDMS或玻璃芯片，切口精度±1μm，适用于异形流道切割。

2.检测与分析设备

荧光显微镜：检测芯片内荧光标记物（如病毒核酸），如Olympus IX73支持高分辨率成像。

高通量质谱仪：分析外泌体蛋白质组学特征，如Thermo Scientific Q Exactive实现精准定量。

阻抗分析仪：监测细胞电生理活性，如CHI 660E用于动态细胞行为研究。

3.流体控制与自动化系统

注射泵/压力泵：精准控制微升级别流速（±0.1μL/min）。

微流控歧管：实现8通道并行进样，兼容FEP管与硅胶管。

4.辅助设施与耗材

洁净室系统：万级洁净度（换气次数≥30次/h），配备FFU层流罩与正压维持系统，确保芯片加工环境洁净。

生物安全柜：用于病原体操作，防止气溶胶污染。

耗材：PDMS芯片（COC基材）、FEP管（1/16" OD）、疏水透气膜（PTFE）等。

典型应用案例

呼吸道病毒检测系统：集成核酸提取与PCR扩增，30分钟内完成检测，误报率<3%。

肿瘤外泌体分析平台：3D多孔芯片捕获外泌体，结合量子点标记技术，诊断准确率达99%。