芯片实验室技术应用之POCT核酸检测

以芯片实验室技术为基础的POCT检测在癌症、爱滋病、心脏病等早期诊断中具有优势。重点研究工作包括核酸检测、免疫检测和细胞检测。

在POCT检测中，核酸检测起着不可替代的作用，它可以直观地反映疾病的发展状况和病毒感染的严重性。在生物医学方面，最早对芯片实验室的研究集中在核酸检测。普通核酸检测包括样品预处理、核酸扩展(通常采用PCR技术)和对扩展产品进行检测。将上述步骤整合为一小块芯片进行核酸检测，也是芯片实验室研究的主要内容。但是到现在为止

以核酸检测为基础的微全分析芯片，有很大的困难。这主要是由于传统核酸检测技术结合核酸检测的实时荧光PCR技术造成的，在高通量、重复性、成本、检测灵敏度、稳定性等方面具有很大的优势。因此，基于微流体的核酸检测技术难以找到自身优势，其发展方向只能集成在一块微型芯片上，集成多种功能，且价格低廉，操作简单，即向POCT方向发展。然而，与其它检测方法不同的是，由于原检测方法小型化或小型化，核酸检测需要多种试剂，反演的过程也不一样，因此需要阀门设计，从而增加了设计难度；对传统光学检测方法，也限制了它的进一步发展。在检测微全分析芯片POCT时，需要考虑可靠性和成本。

Easley等人将PDMS制造的阀门集成到玻璃晶片中，在芯片上完成固相核酸的提取、PCR的扩增以及Pal等采用类似方法制作的芯片检测流感病毒。有研究者将SU-8制作的光波导器件集成到微流体芯片中。

薄片PCR扩增及实时荧光检测。以上研究均取得了较好效果。利用实时荧光技术，采用了恒温扩增技术(NASBA)，利用COC制造的10通道芯片对16型人乳头瘤病毒进行检测，检测系统以小LED为光源，PMT(光电倍增管)为信号。

除了传统的荧光检测和电泳检测方法外，许多研究者也在探索POCT的检测方法。人使用场效应管检测扩展的PCR产品，无需对PCR产品进行标记；不需要将扩展的DNA样品净化，直接滴入可丢弃的印刷电化学芯片中，DNA与作为电化学探针的氧化还原分子结合，导致探针分子的电流明显降低，从而间接检测到与DNA结合的数量。该法快速、简便、成本低。以SNP为基础，成功地检测了单核苷酸多态性，认为SNP是一种良好的基因标记，通过检测个体的SNPs，可以预测疾病，准确诊断疾病，预测个体对治疗药物的反应，有助于制定更有效、更安全的个性化治疗策略。这两种信号都是直接输出信号，易于ICT信号处理电路集成，是POCT的发展方向。

将微流控芯片技术与传统的免疫层析试纸技术相结合，是POCT核酸检测的又一发展趋势。

微芯片，以水凝胶作为阀门，在检测方法上，引入新材料-采用前向光材料及地高辛进行检测。UCP具有独特的向上发光特性。

这是通过仪器准确检测到的可见光信号显示出微免疫反应。这类可见光与集成的光学电子元件结合后，可由物理传感器接收，然后转换为电压值或电流值，并与被测物体的具体浓度一一对应，实现定量检测。UPT不同于传统的荧光检测，它采用低能量的红外线作为激发光，从而完全避免了因样品的腐蚀和自身衰变而产生的发光淬火。运用同样的技术(图1)，结合样品预处理、PCR和免疫层析法，成功地检测了口液中的致病菌。此法成本低，结果易读，可半定量或定量检测。