微流控系统开发:发展中国家的微流控诊断

世界各地的医疗水平

虽然在过去30年里,全球基本医疗普及率有所增加,但全球至少有一半的人仍然无法获得基本的医疗服务。对于那些偏远落后地区,“医疗支出”往往会让他们陷入极度贫困的境地。虽然收入水平与医疗水平之间存在直接的关联,但很多人无法获得医疗服务的另一个主要原因是对医疗健康的认识模糊,无法获得医疗服务(如医院)的机会,诊断,药品,专业的医生和护士和有效治疗等。

诊断学和微流控

除了健康意识的普及和疫苗接种,诊断是卫生服务的前沿。大多数医疗决策(以及成本)都依赖于及时准确的诊断。随着我们对人类生理学和病理学的理解不断发展,诊断工具也在不断发展。实验室测试需要从患者身上采集样本并将其运送到实验室,等待结果,而护理点POCT诊断让患者就地进行医疗检测,大大缩短了诊断时间,从而加快了医疗决策。

微流控技术对POCT仪器的快速发展起到了非常重要的作用。

它们具有许多优点:成本更低,样本量少,周转时间更快,用户友好,仪器可移动性和高通量筛选。低成本和可移动性使得在有限的医疗基础设施的环境中使用成为可能。用户友好,更易解读的结果解释(如通过比色分析)供更多非专业人员使用。

其实,目前已有几家公司成功地将POC测试设备推向市场,有一些产品现在已经进入了药房的货架上,比如怀孕测试,血糖和胰岛素监测。2017年,全球微流控市场价值为82.8亿美元,预计到2023年将达到279.1亿美元。虽然目前微流控设备的大部分市场在发达国家,但在发展中国家,它具有极大的增长潜力。

在美国等发达国家,癌症和心脏病是头号杀手,而疟疾、艾滋病和肺结核等传染病是发展中国家的主要问题。随着商业化焦点转向微流控,微流控设计和POCT产品设计公司纷纷加入了发展中国家的市场。事实证明,微流控POC技术成为了在这些领域提供可靠和快速诊断服务的重要途径。

研究者使用微流控装置检测卢旺达人口中的艾滋病毒和梅毒感染率,使用的血量仅为1μl,检测时间为20分钟,这展示了离心微流控平台在南非POC诊断应用中的潜力以及PCR芯片产品在乌干达患者样本中诊断疟疾的潜力。“全民诊断”是一个由哈佛大学的乔治·怀特塞兹博士和他的团队创立的非盈利组织,利用纸基微流控技术为发展中国家开发POCT仪器。

虽然足够的研究项目证明了微流控技术在发展中国家传染病诊断中的巨大潜力,但目标群体远远大于目前微流控研究和市场的覆盖范围。

一方面,这就要求制定一项计划,让世界卫生组织,各国政府,私营公司,非营利组织和当地用户等利益相关者协同合作。尽管大规模生产有助于满足需求并降低制造商和消费者的成本,但可承受性始终是发展中国家广泛使用这些设备的一个巨大瓶颈。这个问题进一步要求缩小学术研究与政策之间的差距。政府可以在这方面发挥主要作用,通过引进计划和补贴来扩大产品的覆盖面。

另一方面,本土企业需要在多个方面进行创新,缩小发展中地区与全球之间的技术差距。同时确保用于制造这些仪器的材料是现成的,安全的,重量轻的,并且适合大规模生产的,确保最后的仪器使用方便和易于运输。诸如无人值守实验室等技术需要进一步提高,以确保这些设备能够轻松,广泛地分布到偏远地区。这些仪器需要用户友好的交互系统,并且需要最少的培训要求,另外应该实施一些规定来存储结果和数据,以便将来与手机等日常设备集成使用。设备还应包括同一装置内的多个测试,以确保在受多种感染困扰的人群中进行高通量筛查。

ITL医疗器械设计团队

虽然微流控领域已经有30年的历史了,但这项技术仍然局限于学术界和基础研究领域。

而在微流控领域拥有20年经验的ITL团队,是一家聚焦微流控技术创新与研发改进POCT仪器的英国领先企业,经历了微流控技术的发展和更迭,对于如何整合现有常规技术平台,优化仪器性能,微流控芯片技术的使用,ITL的研发团队有自己的独到见解和经验。ITL一直在自己的专属领域不断探索,同时关注相关领域的创新和新技术,整合自身和外部资源,在微流控系统开发等医疗领域不断创新,未来希望将微流控领域先进的新技术运用到POCT产品开发中生产出新的创新产品。

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