Lab Chip：名校教授研发新型自动分析芯片

　　

生物通报道：来自加州大学伯克利分校，爱尔兰都伯林城市大学等处的研究人员发表了一种新型的微流控芯片全分析系统(lab-on-a-chip)，这种芯片可以在几分钟内进行疾病诊断，这种具有“小巧、便携、廉价”优点的芯片未来也许能用于疾病检测领域。这一研究成果公布在《Lab Chip》杂志上。

领导这一研究的是加州大学伯克利分校生物工程教授Luke P. Lee（卢克·李），这位华裔教授本身是学工程科学的，曾在生物工程研究领域里获得了许多重要的成果，比如利用一种纳米粒子技术，首次探测到单个细胞内生物分子的动力反应机制。这项技术是分子成像技术的突破，并将对细胞药物开发和生物医疗诊断产生深远影响。

这种新研制的全分析系统，即Stand-alone self-powered integrated microfluidic blood analysis system（SIMBAS）是一种自动血液分析芯片，研究人员只需要采取一点血，然后分离血浆中的细胞，就能在10分钟内就能分析出有用的结果，这种方法也不需要电，机械或化学反应即可工作，这将是一款快速的廉价的超便携的疾病检测设备，未来可用于疾病检测领域，例如HIV和结核病的检测。

SIMBAS是一种塑料质地的生物芯片，表面有五个可以滴入血液样品的入口。样品滴入后，较重的血红细胞和白细胞沉降在沟的底部，然后在“排气驱动”的方式下流入芯片。多孔装置内气体分子的流动是通过将装置置于真空密封包装中驱动的。当密封条件被破坏时，装置又暴露于大气环境，气体分子重新进入装置。这样产生的压力差，使得血液流进芯片。

研究人员认为通过这种方法他们能够将99%的血细胞从血液中与血浆分离开。他们演示了将5微升的血液样品滴在芯片的入口，然后在10分钟内就能读出生物素水平的结果。

这种方法具有“小巧、便携、廉价”的优点，能让疾病检测可以像妊娠试验那样简单廉价，这无疑是疾病检测领域的一项重要突破，可以用于HIV和结核病的检测，而且对于一些偏远的地区的疾病检测，具有重要意义。

除此之外，近期还有一组科学家发明了一种技术，只需采集相当少量的血液便能够完成目前大部份的血液分析，也就是说只需要扎扎手指，而不必将一根粗粗的针扎进我们手臂，便能够完成许多种血液检测。

这项新技术利用一种称之为微乳剂的结构，这种不会和水溶合的物质，能够精确地控制定量的液体到指定的位置，数量级可达 pico ( 10 -12 ) 的程度。测试样本会在芯片上头进行检测，最终的结果会透过无线讯号传送到计算机上头，因此也能够减少人为污染的可能性。研究团队最终的目标希望能够制造出方便手持的设备，让有需要的患者能够在家自行检测血液或尿液。同时新的技术也能够减少等候样本分析的时间，更快让我们看到检验结果。

原文摘要：

Stand-alone self-powered integrated microfluidic blood analysis system (SIMBAS)

We present a self-powered integrated microfluidic blood analysis system (SIMBAS) that does not require any external connections, tethers, or tubing to deliver and analyze a raw whole-blood sample. SIMBAS only requires the user to place a 5 μL droplet of whole-blood at the inlet port of the device, whereupon the stand-alone SIMBAS performs on-chip removal of red and white cells, without external valving or pumping mechanisms, followed by analyte detection in platelet-containing plasma. Five complete biotin-streptavidin sample-to-answer assays are performed in 10 min; the limit of detection is 1.5 pM. Red and white blood cells are removed by trapping them in an integral trench structure. Simulations and experimental data show 99.9% to 100% blood cell retention in the passive structure. Powered by pre-evacuation of its PDMS substrate, SIMBAS' guiding design principle is the integration of the minimal number of components without sacrificing effectiveness in performing rapid complete bioassays, a critical step towards point-of-care molecular diagnostics.