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纸质微流控芯片与癌症标志物检测

    癌症标志物是指恶性肿瘤细胞在增值等过程中分泌释放出来的蛋白质,激素,酶等生物活性性质,它可以反映恶性肿瘤的存在以及生长情况。所以临床医学上需要一种高水平的癌症标志物检测方法。微流控芯片(μPADs)正是近年来兴起的一种新技术,它具有成本低,高灵敏度,高效率等新优点,可以用来替代早期检测方法如化学发光法或酶联免疫分析法。纸质微流控芯片是微流控芯片中最具有发展前景的一种技术之一。

1.纸质微流控芯片的优点

普通意义上的微流控芯片有如下优点:1.系统通常微化,易于携带。2.分析所需的试样试少,环境污染少。3.集成化,自动化,应用范围广,涉及化学,生命科学,材料,医学等领域。4.分析速度快,可多通道分析。纸质微流控芯片还具有它的特殊优点:1.纸在任何地方都可以得到而且价格便宜。(甚至是高级层析纸如Whatman chromatography paper #1 (200.0 mm × 200.0 mm, pure cellulose paper)也不是很贵) 2.它可以通过毛细作用吸收被测液体 3.可以对纸的表面进行修饰,让它具有更多应用 4.纸是由纤维素构成的,具有良好的生物相容性 5.纸是可燃的,在实验结束后,通过简单的燃烧办法处理即可 6.纸是白色的,非常利于比色分析 7.利用现有的印刷技术就可以在纸上进行通道刻蚀,表面加工等。

2.纸质微流控芯片制作的方法

2.1传统微流控芯片与纸质微流控芯片制作方法区别 

传统的微流控芯片是在玻璃,硅橡胶,PDMS或者其他塑料或者高分子材料上刻蚀通道得到。而μPADs的制作主要是用疏水的材料做成屏障来得到一些亲水的通道。现在已有好几种方法来制作μPADs。主要有紫外光刻,蜡印,融蜡浸透,丝网印刷,绘图,喷墨打印等等。

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           μPADs亲水通道示意图


3.纸质微流控芯片的工作原理

   被测液体通过亲水通道到达测试区,在测试区可以通过电化学检测分析法,化学比色检测分析法,化学发光余电化学发光检测分析法等一系列的分析化学方法来检测出对待测物进行定量分析。

4.纸质微流控芯片的分析检测方法

 4 4.1 比色检测QQ截图20160815093921.jpg 

    最常用最简单的检测方法就是比色检测法。待测物与测试区的分析试剂发生反应,利用化学反应,酶联免疫反应的显色效应,通过颜色指示来对待测物的多个指标进行定量分析。

   这种检测方法是成本最低,最简单的方法。它可以用于远程医疗检测,例如一个病人用纸质微流控芯片得到颜色信息,用带有摄像头的手机进行拍照再通过互联网传送到远方的医生那里,医生就可以进行结果分析和病情预测。然而它也有很大的缺点,那就是灵敏度和准确度过低。

4.2  电化学检测 

    Yafeng Wu等人就曾用微分脉冲极谱法来对AFP(甲胎蛋白,肝癌的标志物),CEA(癌胚抗原,广谱性的肿瘤标志物,可用作大肠癌,乳腺癌,肺癌的标志物。),CA125(一种糖蛋白,是卵巢癌的特异性标志物),CA153(一种乳腺癌最重要的标志物)这四种癌症标志物进行定量分析。通过电流大小的计算得到各个癌症标志物的含量。

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                          电流强度与待测物浓度的关系 

    这种检测方法具有灵敏度高,选择性强,易于集成化和微型化等优点。目前安培法是应用最多的一种,此外还有电位法,伏安法与电导法。

5.展望

    作为最前沿的分析技术之一,纸质微流控芯片具有许多其他检测方法所不具有的独特优点。尤其是它的成本,非常非常低,可以很容易的工业化推广。就发展中国家来说,它们缺少足够的医疗资源,没有有效的癌症检测方法,如果纸质微流控芯片在癌症诊断上的应用成功实现并得到推广,这对于那些发展中国家的贫穷病人来说将会是非常大的福音。也许未来的某一天,检测癌症将会变得用PH试纸检测PH一样简单。 

    如果我们把思路开阔一下,意识到所有的检测都是相通的。我们还能将纸质微流控芯片用于疾病检测,环境检测,食品安全检测,地质资源勘查等等方面。所以,对于纸质微流控芯片的研究是非常必要的。

 

 



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