主動式液滴陣列微流控:一種現場快速多重復雜分析的新策略
POCT (Point-of-care testing,現場即時檢測)是在采樣現場進行的、利用便攜式分析儀器及配套試劑快速得到檢測結果的一種檢測方式。相比于傳統實驗室檢查,POCT因使用便捷、能夠極大降低診斷時間、為患者在最佳時間窗口獲得診斷結果提供了便利等優勢而備受青睞。近年來,POCT的發展面臨兩大趨勢,即由簡單測試轉向復雜分析,由單一指標檢測轉向多重指標聯合檢測。多重復雜分析的POC化已成為亟待解決的一項關鍵技術挑戰。針對該問題,廣州市第一人民醫院(華南理工大學附屬第二醫院)檢驗醫學研究室報導了一種基于主動式液滴陣列的微流控芯片POCT解決方案。該研究成果發表近日在英國皇家化學學會《Chemical Communications》雜志,論文第一作者為舒博文博士,通訊作者為劉大漁研究員。
研究使用的微流控芯片上具有一系列平行的串聯疏水微池,串聯微池之間以狹縫連通。由于表面張力作用,含有試劑或樣品的液滴被錨定于指定的微池,而磁珠則可以在外部磁力驅動下穿越狹縫。利用上述芯片設計,通過芯片相對磁、熱、光作用區域的空間移位操作來完成分析所需的系列能量-質量輸運過程,可以實現多重復雜分析的集成化和并行化(圖1)。
研究首先利用這種主動式液滴陣列微流控芯片技術展示了全集成方式的多重生殖道病原體RNA檢測。如圖2A-D,芯片在加熱區、磁場作用區和光學檢測區切換,順序完成細胞裂解/核酸捕獲、磁珠洗滌、核酸洗脫和擴增/檢測。芯片上的每一個串聯液滴陣列可檢測一種病原,因此平行的串聯液滴陣列可以同步檢測多種病原。研究以全集成方式實現了四種生殖道病原的同步檢測,包括沙眼衣原體、解脲脲原體、生殖支原體和淋病奈瑟菌,整個分析過程在45 min內完成。
圖2 基于主動式液滴陣列技術的RNA和蛋白標志物分析
研究還利用這種主動式液滴陣列微流控芯片技術實現了多重免疫化學發光分析。與核酸分析類似,芯片在加熱區、磁場作用區和光學檢測區切換,順序完成免疫親和、磁珠洗滌、化學發光反應/檢測。研究以全集成方式實現了兩種感染相關蛋白標志物——C-反應蛋白和降鈣素原的檢測(如圖2E-H),整個分析過程在15 min內完成。
研究發展的主動式液滴陣列微流控技術具有操控便利、應用靈活和擴展性強的優勢,因而是實現現場快速多重復雜分析的有利工具。
原文出處: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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