公共卫生快检中微流控芯片的运用(2)

另外，微流控芯片具有易于跟其它技术相整合的特性，例如Stedtfeld等[10]将微流控检测芯片与智能手机联用，能够将芯片上获得的光学信号输入手机，并利用手机软件进行运算分析，这就特别适合于卫生执法人员在现场快速检测，也有利于实现公众直接参与公共卫生监察，有利于提1Lilehoj等[11]在此基础上进一步开发的芯片系统，是通过特异性抗体实现对疟原虫的特异性识别和捕获，并将产生的微弱的电信号传导至手机中，再利用手机的智能软件进行深入分析处理。Navruz等[12]则将微流控芯片与智能手机的摄像头相连接，构建了便携型显微呈象系统，能够对物体表面的病原微生物进行实时呈象分析。这些最新的研究进展，都是利用微流控芯片的便携性，针对现场实时检测的尝试。值得一提的是，近年在我国兴起的“健康云”的概念，也是利用手机等便携式终端将现场数据通过网络上传的中心实验室服务器，并在实验室得出更精密的检测结论后再发送给用户，这种云网络的基础依赖于一种微型且快速高效的生物医学检测端，而微流控芯片技术恰好可以满足这种需求，不但可以替代昂贵的仪器设备，而且具有更高的检测灵敏度，更有利于简化繁琐的操作步骤。在公共卫生监测领域，如果也能建立起类似的云系统，就便于一线执法人员快速得到检测结果，从而促进卫生监察工作的快速和科学开展。
　　
　　4 微流控芯片技术在水体微生物监测中的应用
　　
　　水是病原微生物传播的主要媒介之一，世界各地由于病原生物污染水源而引发的大规模疾病暴发事件屡见不鲜，而发展中国家更是有数亿人的生活用水得不到安全保障。水质监管部门除了要对水中有毒有害化合物和重金属进行监测外，还要兼顾对水中病原微生物的检测。而在水体微生物检测中，受限于已有的检测分析技术，往往需要将样品采集、病原体富集、病原体分离纯化以及病原微生物鉴定等工作分时分地完成，工作效率很低[13].为此，世界多国政府将目光投向了微流控芯片技术。本实验室前期构建的一种结构简单的微流控芯片，能够在20 min内检测水体中的阿米巴虫，所需样本量仅为2μL[14].而通过在芯片内部整合生物免疫磁珠或电化学等技术，则可以高效完成对于水中一种或多种特定微生物的富集工作。例如Guan等[15]采用芯片免疫磁珠分离法对水中大肠杆菌富集率可达92%~96%.而利用微流控芯片的特殊结构，则能够在富集蓝贾第鞭毛虫卵囊和隐孢子虫孢囊的同时，将它们按照尺寸大小的不同分选出来[16].采用微流控技术完成富集工作的另一个优势在于，通过在芯片内整合检测模块，就可以将下游检测所需的固定和染色等步骤全部整合到一块芯片上完成，再通过配合使用便携式光学检测系统，就能方便地实现对样品中寄生虫卵的信息进行快速获取，特别是对于寄生虫孢囊或卵囊的检测技术已经较为成熟。富集到的细菌或病毒可以直接在芯片上完成从细胞裂解到核酸提取、扩增和产物鉴定等全部工作流程，从而在基因水平上完成对病原微生物的精确鉴定。
　　
　　目前，基于微流控芯片开发的检测设备对大肠杆菌和隐孢子虫等病原微生物的检测极限可以达到单个细胞的水平，这得益于在微流控芯片内部构建的微型单细胞捕获和实时检测模块，并可以很方便地实现精确定量[17].将微流控技术与光学系统和电子设备整合一体，以实现自动化分析也是当下一个重要的研究方向[18].另外，对于前期水样采集和预处理环节的技术革新与优化同样影响着微流控技术在水质监测领域的发展。可以预见，基于微流控芯片的分析设备将极大降低水质监测的成本，提高水检部门的工作效率，提高偏远地区的水体微生物监测水平。
　　
　　5 展望
　　
　　微流控芯片技术兴起的时间较短。但近年来该技术在发达国家已经受到了极大的关注。尤其是2006年Nature杂志长篇幅详细报道了微流控芯片的发展，并将其评价为“这一世纪的技术”[19]以后，微流控芯片逐渐成为了涵盖生物、化学和医学等诸多领域的新的技术制高点，但遗憾的是在我国的研究较少，距离实际应用还有很长的路要走。微流控芯片技术在我国公共卫生监测，尤其是现场快检领域的应用前景十分广阔，在不久的将来甚至有望引领一场微型医学检测技术的革命。
　　
　　[参考文献]
　　
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