用于DNA檢測的POCT微流控器件

醫(yī)學診斷技術在疾病的診斷、治療和預防中發(fā)揮著非常重要的作用。隨著疾病相關的生物標志物檢測策略的不斷發(fā)展，基于DNA的生物傳感器因為能夠靶向人類、病毒和細菌的遺傳信息而在臨床診斷中受到越來越多的重視。與此同時，因為具有改善患者治療效果的潛力（例如降低醫(yī)療成本、縮短診斷周期、提高醫(yī)療服務獲取的便利性），即時診斷（POCT）技術在過去幾年中獲得了極大的關注。

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

推進下一代DNA生物傳感器發(fā)展的關鍵是通過利用芯片實驗室（lab-on-chip）技術將診斷系統(tǒng)從實驗室轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒突脚_。這種變革性的方法通過小型化、簡單化和自動化策略，將多種檢測平臺整合到一個平臺上，從而實現(xiàn)各種實驗室功能。

微流控是指設計用于在微米級特征內(nèi)操縱流體的技術。與基于實驗室的操作平臺相比，微流控平臺能夠在更小的溶液體積和更少的基礎設施要求下處理復雜的分析流程。然而，大多數(shù)微流控器件需要依靠外部動力泵來驅(qū)動微通道內(nèi)的溶液流動，從而降低了其便攜性，阻礙了其在POCT中的應用。因此，集成DNA生物傳感器的微流控器件的發(fā)展趨勢是材料成本低廉、操作簡單，并且不依賴于外部動力裝置。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，來自韓國西江大學（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驗室技術在POCT領域的發(fā)展現(xiàn)狀。

在該綜述中，作者首先介紹了應用于DNA檢測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芯片檢測性能的影響；隨后，作者回顧了不同DNA檢測技術及其在DNA微流控芯片系統(tǒng)中的應用。最后，作者對目前DNA微流控芯片的發(fā)展現(xiàn)狀進行了評述，并對其在POCT領域的應用發(fā)展方向進行了討論，旨在縮小研究與實際應用之間的差距。

用于DNA檢測的即時診斷（POCT）微流控平臺



DNA探針固定程序示意圖

DNA微流控芯片技術的持續(xù)進步為下一代POCT的發(fā)展帶來了巨大的希望，其樣品制備流程的集成和快速生成結(jié)果的優(yōu)勢可以進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即時診斷在內(nèi)的DNA微流控芯片技術已經(jīng)有了顯著進步，但是，其離真正實現(xiàn)商業(yè)化還有很長的路要走。

首先，隨著DNA微流控芯片從實驗室進入到實際應用場景中，其可靠性變得更加重要。同時，實現(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重大障礙。此外，實現(xiàn)具有應用潛力的DNA微流控芯片的臨床轉(zhuǎn)化仍然存在諸多挑戰(zhàn)，包括器件的標準化、有效性分析驗證、倫理相關問題和臨床試驗的受試者選取問題等。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)揮其潛力并對醫(yī)療保健和環(huán)境監(jiān)測等應用產(chǎn)生重大影響的先決條件。小型化、自動化和分析集成技術的進步有望解決以上挑戰(zhàn)，并簡化相關的臨床工作流程。

審核編輯：劉清