芯片實驗室15秒就可完成流感檢測

芯片實驗室15秒就可完成流感檢測

也許在2年后，一個沒有經過充分醫(yī)護訓練的人只用幾分鐘就可檢測出病人是否患有流感、被細菌感染、中毒甚至是否得了某種癌癥——且只需約15秒就可得知結果。這是IBM Research的預測，該機構已研制出用于即時檢驗的微流控(microfluidic)芯片實驗室原型。

(編者注：在檢驗醫(yī)學和臨床領域，即時檢驗(POCT)是指在發(fā)病或者發(fā)生事件的地點進行診斷、監(jiān)控和治療，省去標本在實驗室檢驗時的復雜處理程序，從而快速得到檢驗結果并及時做出正確的處理。而芯片實驗室(LoC)，或稱微全分析系統(tǒng)(μ-TAS)，是指把生物和化學等領域中所涉及的樣品制備、生物與化學反應、分離檢測等基本操作單位集成或基本集成一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學反應過程，并對其產物進行分析的一種技術。)

該原型是采用傳統(tǒng)硅制造設備、以類似MEMS制造的方式制作的。在化學檢驗領域，該原型可被用于形成微流控通道的網絡，實現一種交鑰匙的醫(yī)療檢驗機制，非專業(yè)人員可用其進行即時檢驗，且只需一針孔的血、不到一分鐘就能得出結果。

芯片實驗室可執(zhí)行與大型的醫(yī)學實驗室同樣的檢測，但卻是通過一次性設備完成的。目前，醫(yī)院檢測需從人體中用針管抽取約10毫升血液，但IBM的芯片只需要一針孔、約5微升的血，且檢驗的速度也快很多。

該原型約1×5厘米大小，所采用的片上微流控通道的大小為180微米深、30到100微米寬。把抽取的血液滴到芯片上，毛細管作用會使血液流過這些微流控通道。約15秒后，可把芯片插入到熒光分析儀(現已成為醫(yī)療機構的標配設備)進行結果確定。

該芯片的第一級包含一塊加載墊，墊子帶有一個由可“捕捉”血細胞和任何其他微粒的硅柱區(qū)，因此只有液態(tài)血清能到達芯片的其余部位。在第二級，用一個流阻測量液態(tài)血清樣本在芯片內的流動速度，血清樣本通過該器件流經整個芯片以匹配特定測試所擬檢測的物質。接下來樣本穿過一個含有試劑的區(qū)域，試劑是提前用噴墨打印機沉積在芯片上的。試劑能與匹配被檢測物質的樣本分子結合。

由于試劑附著有特定的熒光標記，所以，可在被稱為反應箱的下一個區(qū)域對其進行檢測。在反應箱里，用光照射樣本，任何被試劑所附著的分子將發(fā)出特定波長的熒光，測量熒光就可檢測出被測物質的濃度。

由于這些檢測可由非專業(yè)人員執(zhí)行，因此能很方便的在戰(zhàn)場、邊遠地區(qū)或路途中實施檢測，且與在醫(yī)院一樣容易。IBM的愿景是：有一天，其芯片實驗將與滅火器一樣成為公共急救設備。但有個局限就是，該芯片只能測試體內是否存在某種物質；也就是說，它不能用于空氣或水的檢測。

“但對病人篩檢來說，該技術非常靈活?！?a target="_blank">電子工程師Luc Gervais表示，“當病人被細菌或諸如豬或禽流感等病毒感染、以及得了像乳腺癌或前列腺癌等某些癌癥、甚至在中毒時，我們可以檢測出血液中的蛋白質含量?！盙ervais是IBM Research里這款芯片的開發(fā)者之一。

IBM的原型通過檢測血液中蛋白質的含量證實了這樣一個觀念：當心臟病發(fā)作后，病人血蛋白的濃度會上升。這種發(fā)現可使醫(yī)務人員不必等待醫(yī)院化驗室的檢查結果，提前采取合適的治療措施。

這款設備最終可能會采用注塑成形方式進行生產以達到一次性設備的價格點。IBM公司正與醫(yī)療廠商合作以進行該芯片實驗室的商品化運作，并預計將在大約兩年內推出這款產品。IBM的第一家合作伙伴是比利時的Coris BioConcept 公司。

下一步的研發(fā)目標是推出可同時進行多種分析的產品，例如，在飛機降落前對乘客進行各種不同流感病毒的檢測。據透露，可一次性檢測六種物質的原型正在研制中。

芯片實驗室利用毛細管作用對一針孔的血液進行處理，毛細管作用使血液樣本從A流到B，數秒內就可得出結果。