用于DNA檢測(cè)的POCT微流控器件

醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)在疾病的診斷、治療和預(yù)防中發(fā)揮著非常重要的作用。隨著疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物檢測(cè)策略的不斷發(fā)展，基于DNA的生物傳感器因?yàn)槟軌虬邢蛉祟?、病毒和?xì)菌的遺傳信息而在臨床診斷中受到越來(lái)越多的重視。與此同時(shí)，因?yàn)榫哂懈纳苹颊咧委熜Ч臐摿Γɡ缃档歪t(yī)療成本、縮短診斷周期、提高醫(yī)療服務(wù)獲取的便利性），即時(shí)診斷（POCT）技術(shù)在過(guò)去幾年中獲得了極大的關(guān)注。

然而，雖然現(xiàn)有的POCT DNA生物傳感器具有良好的應(yīng)用前景，但是，其仍然存在某些局限性。首先，利用現(xiàn)有的DNA生物傳感器進(jìn)行DNA檢測(cè)涉及多個(gè)步驟，例如樣品制備、擴(kuò)增和檢測(cè)，并且這些步驟是分開進(jìn)行的。因此，一方面，操作的復(fù)雜性需要訓(xùn)練有素的人員；另一方面，系統(tǒng)有效運(yùn)行的空間需求對(duì)其可及性提出了挑戰(zhàn)，特別是在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情境下。更重要的是，由于在應(yīng)用過(guò)程中需要昂貴的試劑和材料，其成本因素仍然是一個(gè)主要障礙。

推進(jìn)下一代DNA生物傳感器發(fā)展的關(guān)鍵是通過(guò)利用芯片實(shí)驗(yàn)室（lab-on-chip）技術(shù)將診斷系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒突脚_(tái)。這種變革性的方法通過(guò)小型化、簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化策略，將多種檢測(cè)平臺(tái)整合到一個(gè)平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)室功能。

微流控是指設(shè)計(jì)用于在微米級(jí)特征內(nèi)操縱流體的技術(shù)。與基于實(shí)驗(yàn)室的操作平臺(tái)相比，微流控平臺(tái)能夠在更小的溶液體積和更少的基礎(chǔ)設(shè)施要求下處理復(fù)雜的分析流程。然而，大多數(shù)微流控器件需要依靠外部動(dòng)力泵來(lái)驅(qū)動(dòng)微通道內(nèi)的溶液流動(dòng)，從而降低了其便攜性，阻礙了其在POCT中的應(yīng)用。因此，集成DNA生物傳感器的微流控器件的發(fā)展趨勢(shì)是材料成本低廉、操作簡(jiǎn)單，并且不依賴于外部動(dòng)力裝置。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，來(lái)自韓國(guó)西江大學(xué)（Sogang University）的研究人員在Advanced NanoBiomed Research期刊上發(fā)表了題為“Point-of-Care Testing (POCT) Devices for DNADetection: A Comprehensive Review”的綜述文章，概述了集成DNA生物傳感器的芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)在POCT領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。

在該綜述中，作者首先介紹了應(yīng)用于DNA檢測(cè)的微流控器件的類型；接著，作者探討了DNA微流控芯片中探針的選擇對(duì)芯片檢測(cè)性能的影響；隨后，作者回顧了不同DNA檢測(cè)技術(shù)及其在DNA微流控芯片系統(tǒng)中的應(yīng)用。最后，作者對(duì)目前DNA微流控芯片的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)述，并對(duì)其在POCT領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展方向進(jìn)行了討論，旨在縮小研究與實(shí)際應(yīng)用之間的差距。

用于DNA檢測(cè)的即時(shí)診斷（POCT）微流控平臺(tái)



DNA探針固定程序示意圖

DNA微流控芯片技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步為下一代POCT的發(fā)展帶來(lái)了巨大的希望，其樣品制備流程的集成和快速生成結(jié)果的優(yōu)勢(shì)可以進(jìn)一步提高患者的治療效果，并有助于疾病的有效管理。

然而，雖然目前包括DNA即時(shí)診斷在內(nèi)的DNA微流控芯片技術(shù)已經(jīng)有了顯著進(jìn)步，但是，其離真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。

首先，隨著DNA微流控芯片從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，其可靠性變得更加重要。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)DNA微流控芯片的大規(guī)模、具有成本效益的制造也是一個(gè)重大障礙。此外，實(shí)現(xiàn)具有應(yīng)用潛力的DNA微流控芯片的臨床轉(zhuǎn)化仍然存在諸多挑戰(zhàn)，包括器件的標(biāo)準(zhǔn)化、有效性分析驗(yàn)證、倫理相關(guān)問(wèn)題和臨床試驗(yàn)的受試者選取問(wèn)題等。因此，研究人員、臨床醫(yī)生和企業(yè)之間的合作是至關(guān)重要的。

克服以上挑戰(zhàn)是DNA傳感器充分發(fā)揮其潛力并對(duì)醫(yī)療保健和環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用產(chǎn)生重大影響的先決條件。小型化、自動(dòng)化和分析集成技術(shù)的進(jìn)步有望解決以上挑戰(zhàn)，并簡(jiǎn)化相關(guān)的臨床工作流程。

審核編輯：劉清