微流体在现场即时诊断中的作用

自第一个商用设备的发展在1990年代,微流控技术一直在发展中获益更大范围的应用。在过去的十年里,一个特别有前途的现实的应用程序中出现即时(POC)诊断方法(2017年版——Yole开发署)。

POC测试有可能大大提高卫生保健在很多方面,从实现疾病的早期检测、监测和增加个性化,更容易达到服务不足和远程的人口。

创建POC测试时需要考虑什么?

的路径创建POC诊断设备可以带来许多挑战。测试设计用于在偏远地区可能需要强大到足以承受极端的温度和湿度,以尽可能小的尺寸和低重量减轻的可移植性。保持低成本也可以是至关重要的,使设备真正负担得起发展中国家广泛使用或在病人的床边。临床转化也可能面临的挑战,包括更严格的认证标准,机构和质量控制的保证。

而且,欧麦尔Hassan博士,博士后研究助理,伊利诺伊大学香槟分校指出,“某些诊断测试要求更低的检测限制和需要更高的样卷如病原体识别从全血。由于POC设备使用更小的样本容量,实现相同的检测极限标准化实验室设备可以是一个挑战。”

Samiksha Nayak,哥伦比亚大学博士生在新航实验室补充道:“整合分析化学、流体、硬件和软件仍然是一个关键的挑战在发展中实际POC的诊断工具。从一个概念验证阶段挪到一个完全集成的设备是可伸缩的和可持续的需要相当大的努力和投资。”

微流体扮演的角色是什么?

根据Hassan博士,微流控技术带来三个主要好处POC诊断;较小的样本数量,降低测试成本,和更快的周转时间。这些优势越来越被开发利用POC设备检测和诊断的条件,包括传染病和癌症。

作为一个例子,一个微流控芯片POC脓毒症最近开发的实验室生物医学/纳米技术和应用程序集成伊利诺伊大学香槟分校可以量化总白细胞计数和CD64表达水平在中性粒细胞约30分钟,只用10毫升的血液样本。的速度开始治疗脓毒症患者至关重要,但是传统使用全身炎症反应综合征诊断标准可以高度特异性和天数。通过快速分析特定的分子生物标志物,败血症芯片可以帮助诊断脓毒症的发病早,这将导致改善患者的结果。芯片未来的发展包括量化血浆蛋白和细胞表面受体表达水平来获得一个更全面的病人的免疫系统,以及多中心临床研究进一步验证。

脓毒症芯片。信贷:珍妮特Sinn-Hanlon

在类似的方式mChip-Ld,承诺为莱姆病的早期诊断,检测抗体包柔氏螺旋体burgdorferi在15分钟内的护理。与莱姆病在增加的情况下,缺乏高度特定的临床表现,和长期问题诊断,疾病的快速检测是至关重要的。mChip-Ld除了它的速度,它包含一个微流控盒进行免疫测定步骤,展示水平的敏感性和特异性与传统C6 ELISA检测识别莱姆正样本。额外的功能,使设备有吸引力POC测试它的低成本(1.50美元/盒),和易用性。

在努力改善诊断百日咳、李XiuJun博士和一组研究人员在学校在发展中纸基微流控POC设备适用于资源有限的国家。估计成本只有几美元,低成本的生物芯片集成了等温扩增DNA,敏感性和特异性与实时PCR。在不到一个小时,百日咳菌的存在可以检测到一个颜色的变化,帮助诊断高度传染性和潜在的威胁生命的条件比现有方法更快捷和便宜。

我们期望的未来POC诊断?

“POC生态系统比以往更快地发展和新技术融入更广泛的景观。为了产生切实的影响,POC开发者必须考虑一些更广泛的力量,像临床工作流,补偿策略,监管政策和立法,超越传统的研究领域。这是一个激动人心的时刻POC开发商作为非传统组件,如消费电子连接,和数据分析领域注入了新的能量,“Nayak告诉我们。

很可能增长,我们将继续看到可用POC诊断的范围,材料和微流体使开发的进展,新的和更好的设备,同时降低生产成本。突破最近发表的方法等3 d打印技术的微流控芯片实验室设备可以帮助导致廉价大规模生产的诊断设备。使用智能手机配对微流体能够增加POC的范围和能力测试,与开发的设备等三分析仪在地平线上。