基于π阀自清洁一步式微流控平台实现前列腺癌高灵敏度诊断的技术突破

本文推荐一种集成π型毛细阀（π-valve）的高灵敏度一步式微流控检测平台（HOMC），该平台通过Laplace压力与多相流界面稳定性实现无扩散液控，仅需8 μL血清即可同步检测tPSA/fPSA，检测限达pg/mL级。其自清洁功能显著降低背景噪声，AUC提升8.81%，为家庭与社区级前列腺癌早筛提供创新解决方案。

　　

Highlight

INTRODUCTION

据美国癌症协会估计，到2024年前列腺癌将成为美国男性癌症相关死亡的第二大风险因素，预计新增病例约299,010例，且发病率逐年攀升。研究证实，通过早期筛查检测出的前列腺癌患者5年生存率可接近100%，大规模人群早期筛查对降低死亡率具有关键意义。

EXPERIMENTAL SECTION

材料 异丙醇和丙二醇单甲醚乙酸酯由中国国药（北京）提供。氯三甲基硅烷购自阿拉丁（上海）。默克密理博有限公司（德国）提供的蒸馏水用于配制其他试剂。总前列腺特异性抗原（tPSA）和游离前列腺特异性抗原（fPSA）的小鼠单克隆抗体由上海裕多生物科技有限公司（上海）提供。

RESULTS AND DISCUSSION

HOMC的设计与操作 本研究设计了一种尺寸为75 mm × 25 mm的微流控芯片（图S1），用于自动执行一步式免疫检测（图1A）。该系统包含四个功能层：试剂层（用于添加检测抗体、PBS缓冲液等试剂）、结构层（集成试剂预存、存储、混合和免疫反应功能）、样本层和液控层。通过π形毛细阀技术精准调控表面张力与毛细压力，实现了试剂的自动释放与反应动力学稳定。

Conclusion

综上所述，本研究开发的高灵敏度一步式微流控检测平台（HOMC）通过整合π形毛细阀技术与表面张力驱动机制，实现了对前列腺癌标志物（tPSA/fPSA）的精准检测。HOMC的核心突破在于利用毛细压力梯度动态调控预存试剂的释放，在确保反应动力学稳定性的同时消除了传统一步法检测中缺乏清洗步骤的局限。