微流体诊断仪概述

由谢国基(Samual Sia)以及哥伦比亚大学的合作者们开发的微流体诊断仪mChip的塑料小芯片约在15分钟内便能可靠地诊断艾滋病病毒和梅毒，而其制作费用仅为1美元。它能够在芯片上将复杂的化验过程简化执行，有助于在资源困乏的环境实现医疗诊断。目前，哈佛大学物理学家及其同事已经实现了基于微流体芯片的测序技术，使个人基因测序费用下降到30美元。

谢国基在接受媒体采访时说：“mChip的发明就是要令世界任何一个角落都可以进行大规模的诊断测试，而非强逼患者到医院诊所抽血，然后等上数天才能有结果。”

便宜的艾滋病诊疗手段

目前世界上约有6400万人感染艾滋病毒，并以每天7000人的速度在增长，其中包括1800位新生儿。在全球艾滋病感染者中，有70%居住在撒哈拉沙漠以南的非洲。艾滋病病毒不仅影响个人的健康，也影响到家庭、社区和国家的经济发展。

尽管早期诊断和治疗，以及接触前药物的推广，可以降低艾滋病并发症的发生，但在贫穷的发展中国家，十分缺乏这样的技术和设备。微流体(芯片实验室)技术有望解决这一难题。项目参与者之一华裔科学家谢国基2010年获得美国麻省理工学院百年期刊《技术评论》的世界青年科技创新家称号，就是为了表彰他在研发成本廉价的微流体芯片上所做的贡献。

HIV抗体一般在感染病毒4周后逐渐出现，可延至终生，是人类重要的检测指标。检测HIV特异性抗体，是诊断艾滋病的重要依据。酶联免疫吸附法(ELISA)是国际上应用最早、发展最快，而且是最常用的HIV抗体检测方法。基本原理是免疫反应物能和待检样品中相应的抗原或抗体结合成免疫复合物，再加入无色的酶，经过催化或水解，会产生颜色。

用这种方法检验艾滋病，必须将血液样本送到有资质的实验室进行检测，在非洲，卫生诊所资源缺乏，无法完成复杂的检测试验。送到城市医院则要花费数天乃至数十天的时间。

谢国基等人开发的这套系统，能将复杂的试验搬到芯片上进行。这片类似信用卡大小的芯片上包含有微型的连续U形测试管和化学物质，只需要很少的样本(约为1微升)就能完成反应，15分钟内读出检测结果。检测的反应试剂被放置于软管中，由气泡进行分离，并利用注射器的简单抽拉使其进入芯片。这些芯片可以通过注塑成型的工艺进行量产，检测流程不需要活动部件、电流或外部测量仪表。它能透过光学分析血液，并在15分钟内显示HIV的检验结果是阳性还是阴性。和验孕棒类似，即使不是医生，普通人也能透过颜色分辨是否感染艾滋病毒。如果希望检验结果更准确，可以把芯片放到检验盒内查看结果。

谢国基的研究组与哥伦比亚公共卫生学院、卢旺达卫生行政官员以及非政府健康组织合作，在卢旺达首都基加利进行了四年的研究，对此设备进行了测试。对于艾滋病病毒和梅毒的合并检测，鉴别率为100%，假阳性比率约在4%-6%之间——等同于标准实验室的水平。

他们以数百位患者为研究对象，目前这一技术在艾滋病患者中的检出率是100%。

微流体技术的前景

微流体技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，它能够将实验室微型化，通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建微流体分析单元和系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其他生物组准确、快速、大信息量的检测。在生物医学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升乃至纳升级，并使分析速度成倍提高，成本成倍下降。

微流体技术不仅强调减小器件的尺寸，它着重于构建微流体通道系统来实现各种复杂的微流体操纵功能，让液体在流动中完成一次实验的诸多步骤。

为了推广微流体技术在医学快速诊断上的应用，2004年，谢国基和两位同事共同创办了卡拉洛斯诊断公司(Claros Diagnostics)。2007年，他们获得Oxford Bio等创投公司的780元投资，先后开发了用于检测前列腺癌的仪器，该仪器已经今年6月在欧洲取得了销售许可。接着，他们又改进了芯片，使之能够检测艾滋病病毒、梅毒和肝炎，他们还在为资源匮乏的第三世界国家开发B型和C型肝炎、疱疹以及疟疾的检测方法。

利用这种mChip芯片用作医学诊断，并不是一次只能检测一种疾病，譬如，在诊断艾滋病的同时，还能够添加梅毒、肝炎之类的附加检测，而并不显着增加应用成本。

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