一、微流控與微流控芯片

微流控（Microfluidics）的含義是微尺度下的流體控制，其研究對象是使用微米級通道操控納升級以下微量液體的系統(tǒng)。鑒于芯片是實現(xiàn)微流體控制的主要平臺，因而微流控芯片（Microfluidic chip）是微流控的主要研究內(nèi)容。

微流控芯片的制作主要依托于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）加工工藝，具有在微米尺度級別實現(xiàn)微量流體操控的能力。微流控芯片技術(shù)的特點來自于兩個方面：一是微流體的特性微尺度下流體的一系列特殊效應(yīng)包括層流效應(yīng)、表面張力及毛細(xì)效應(yīng)、快速熱傳導(dǎo)效應(yīng)和擴散效應(yīng)等，這些效應(yīng)有利于精確流體控制和實現(xiàn)快速反應(yīng)；二是微加工工藝帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，微加工工藝具有加工小尺寸、高密度微結(jié)構(gòu)的能力，便于實現(xiàn)各種操作單元的靈活組合與規(guī)模集成。因此，樣品前處理、分離與分析、檢測等實驗流程得以在同一芯片上集成化和并行化，從而達(dá)到微型化、自動化、低消耗和高效率的目的。

微流控研究起始于20世紀(jì)90年代，至今已經(jīng)有二十余年的發(fā)展歷史，其間經(jīng)歷了基礎(chǔ)理論奠定、單元操作技術(shù)發(fā)展、小規(guī)模集成和大規(guī)模集成幾個歷史發(fā)展階段。至今，微流控技術(shù)已經(jīng)較為成熟，已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到認(rèn)可并廣為利用,其產(chǎn)業(yè)化趨勢亦是愈發(fā)明顯。2003年《福布斯》雜志把這項技術(shù)評為“影響人類未來15件最重要發(fā)明之一”；2004年，美國Business 2.0雜志封面文章將微流控芯片列為“改變世界”的七種技術(shù)之一；2006年Nature雜志出版了一期微流控專輯，題名為“本世紀(jì)的技術(shù)”。

二、微流控體外診斷技術(shù)的優(yōu)勢

體外診斷（In vitro diagnosis, IVD），是指對人體的體液和組織等進行檢測而獲得臨床診斷信息。微流控芯片是體外診斷的有利技術(shù)平臺，這表現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 應(yīng)用場景拓展傳統(tǒng)的檢驗設(shè)備多為大型儀器，雖然在測試通量和穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢，但其使用局限于專業(yè)實驗室。微流控芯片系統(tǒng)體積小巧、操作簡單，完全可以在門急診、基層醫(yī)療單位甚至床邊進行檢測，這極大地拓展了體外診斷的應(yīng)用空間；

2. 分析效率的提高集成化和并行化設(shè)計的微流控芯片系統(tǒng)，有能力在短時間內(nèi)提供更為豐富的診斷信息，因而顯著提升了分析效率；

3. 測試成本的下降微流控芯片使用微反應(yīng)體系，能夠大幅降低試樣消耗從而降低測試成本。概括來講，微流控體外診斷技術(shù)的優(yōu)勢可以歸結(jié)為多、快、好、省四個字，這種分析技術(shù)無疑是對現(xiàn)有體外診斷技術(shù)的巨大提升。

微流控體外診斷技術(shù)已經(jīng)引起了國家層面的重視。2016年國務(wù)院“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃中關(guān)于體外診斷產(chǎn)品的章節(jié)寫到“突破微流控芯片等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)全自動核酸檢測系統(tǒng)等一批重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機構(gòu)的高精度診斷產(chǎn)品，提升我國體外診斷產(chǎn)業(yè)競爭力”。由此可見，微流控體外診斷技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面。

三、微流控芯片技術(shù)在體外診斷領(lǐng)域的應(yīng)用嘗試

當(dāng)前，傳統(tǒng)的體外診斷技術(shù)已經(jīng)極為成熟。微流控體外診斷產(chǎn)品若要進入體外診斷市場，勢必要展示出高人一籌的能力。相比較傳統(tǒng)的宏觀檢驗設(shè)備，微流控產(chǎn)品最大的市場拓展?jié)摿υ谟冢?/span>1.針對傳統(tǒng)產(chǎn)品無法適用的應(yīng)用環(huán)境開發(fā)產(chǎn)品；2.發(fā)展性能指標(biāo)和操作便利性具有明顯優(yōu)勢的顛覆性新產(chǎn)品。一個成功的微流控體外診斷產(chǎn)品，需要在操作便利性、分析速度、分析通量和測試成本等幾個方面達(dá)到平衡。下一講，我們將就微流控芯片的幾個關(guān)鍵臨床檢驗應(yīng)用領(lǐng)域的研究工作加以介紹。

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