POCT微流控芯片的应用

 即时检测（POCT），以实现便捷的现场即时医学检测为主要思想，旨在借助一体化检测器或便携式仪器，缩减样本运输管理成本，降低检测等待时间，缓解临床应用对高端仪器的依赖。相对于传统的实验室检测机制，POCT不单纯以提高检测精度为目标，而主要通过精简操作流程、集成检测装置、压缩检测成本，实现部分由非专业人员完成、受众和适应性更强的就地检测。因其综合成本和可操作性方面的优势，POCT对完善农村边远地区医疗建设、加速检验检疫流程、应对突发疾病灾害、推动个性化医疗和疾病筛选等具有重要意义，并已广泛应用于临床治疗和监护。

 本文主要根据核酸、蛋白、细胞等目标物质的检测需求，分类综述了近年来基于微流控芯片的POCT检测技术研究现状。

一、POCT微流控芯片核酸检测

 由于核酸是储存、复制和遗传信息的基础物质，因此，核酸检测在特定疾病的检测中具有较高的灵敏度和特异性。传统的核酸检测包括样品前处理、核酸扩增（PCR扩增）及扩增产物的检测等多个复杂、耗时的步骤，对操作人员有特殊要求，同时需要使用到昂贵的设备和试剂。核酸芯片可以将这些处理过程微型化、简洁化，并统一集中在一个微小芯片内。由于核酸检测处理过程复杂，不同步骤中需要使用多种试剂，因此核酸芯片的流体控制系统比较复杂。此外，PCR扩增过程中的温度控制系统，以及扩增物的光学检测系统和最终输出检测结果的用户接口都有较高的整合性要求。对于POCT核酸检测而言，需要对功耗、体积、可靠性和成本等多方面进行考虑。高功耗和大体积是目前的核酸芯片检测系统面临的主要问题，未来POCT核酸检测需要进一步完善便携性，并保证核酸检测原有的高灵敏度和高特异性的优势。

 针对POCT核酸芯片扩增产物的检测方法，除了常规的荧光检测和电泳检测外，还有几种新的发展趋势。低密度微矩阵核酸杂交法可以实现同时检测多个扩增产物。整合引物延伸方法是检测目标基因的单个核苷酸多态性。

二、POCT微流控芯片蛋白质检测

 蛋白质通常可以直接揭示或反映某些确切疾病的表征和状态，因此蛋白质检测是POCT目前研究较多的方面。蛋白质检测不需要对样品进行前处理，可以直接对全血和唾液进行检测，其中以免疫层析法为原理的蛋白质检测较为普遍，该方法具有较高的灵敏度和特异性，而且相比于核酸检测更加简单和快速。综合各类商业应用和学术研究的POCT蛋白质检测，主要特点都是尽量减少样品处理步骤和相关的流路控制，为非专业的操作人群提供操作更简单、重复度更高的检测系统。目前，研究一些新的流路控制方法和新材料，如表面等离子体谐振（SPR）、磁性纳米材料、量子点材料等，改进蛋白质检测的集成度和检测效率是POCT重要的发展方向。

 研究人员利用磁性纳米微粒有效分离出目标蛋白，从而免去了洗脱步骤和相应的流路控制，他们设计的心肌肌钙蛋白检测芯片能在几分钟内完成对血浆样品的检测，检测限达到了72pg/mL。

 除了免疫层析法外，酶联免疫吸附实验法也是近年在蛋白质检测上研究较多的方法。

三、POCT微流控芯片细胞计数与检测

 细胞作为生物有机结构和功能的基本单位，可以直接反映疾病的进行情况，如在口腔癌、艾滋病等的辅助诊断和预后判断方面有重要的临床应用价值。POCT细胞检测是对核酸检测和蛋白质检测技术的重要补充，其分析方法主要是细胞分离和分型计数，即传统的流式细胞仪技术。目前，POCT细胞检测在对操作人员的要求、检测速度和量产成本等方面都有很大的发展空间，研究新的细胞分离技术和检测方法是当前的研究热点。随着物联网技术的兴起，具备远程诊断功能的POCT将会很快成为主要的发展趋势。

 研究人员设计了一种可以对四种白细胞进行计数的非靶流式细胞技术仪，该仪器避免了过多的稀释步骤和靶流结构。除了光学检测方法外，电化学阻抗法是POCT细胞检测的另一个研究方向。其原理是通过测量细胞膜的容抗和阻抗，以及细胞质的电导率和电容率，实现对血细胞的计数和区分不同的白细胞。该方法不需要对血细胞的技术和区分不同的白细胞。