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综述:基于微流控平台的病原体富集研究进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月01日 来源:Microchemical Journal 5.1
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这篇综述系统阐述了微流控(Microfluidic)技术在病原体(如SARS-CoV-2、MERS等)富集领域的突破性进展,涵盖物理、生化及集成化方法,强调其高通量(High-throughput)、微型化和自动化优势,为提升检测灵敏度(Sensitivity)和准确性提供新策略。
物理方法
病原体富集技术正经历从传统离心、膜过滤向微流控平台的革新。通过利用病原体尺寸、表面电荷等物理特性,微流控芯片设计出分选结构(如螺旋通道或声波聚焦装置),可在数分钟内完成细菌或病毒的分离,效率较传统方法提升10倍以上。例如,惯性聚焦微通道通过调节流速实现大肠杆菌(E. coli)的高纯度富集,而介电泳(DEP)技术则能精准捕获纳米级病毒颗粒。
生化方法
抗体-抗原特异性结合仍是微流控富集的核心策略。最新研究将CRISPR-Cas12a与微通道整合,通过核酸适配体(Aptamer)实现SARS-CoV-2刺突蛋白的靶向捕获,检测限低至1 copy/μL。磁珠修饰技术(如免疫磁珠IMB)结合微流控混合器,可在15分钟内完成血液样本中稀有病原体的分离,纯度达95%。
集成化方法
“样本进-结果出”的一体化芯片成为趋势。某团队开发的离心式微流控盘同步集成裂解、核酸提取和环介导等温扩增(LAMP),将埃博拉病毒检测缩短至30分钟。此外,3D打印微流控装置结合人工智能(AI)图像分析,可实时监测病原体富集动态,为POCT(床旁检测)提供可能。
挑战与展望
当前微流控富集仍面临复杂样本基质干扰和规模化生产瓶颈。未来方向包括开发仿生纳米材料涂层以增强捕获效率,以及通过器官芯片(Organ-on-a-chip)模拟感染微环境,为病原体研究提供更接近生理条件的模型。
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