微流控设计研发:微流控技术研究应用新进展

微流控技术的优势早已被人们所熟知,随着芯片加工工艺的发展进步,人们越来越多的将这一技术应用于商业化项目,使这些商业产品越来越向微型,集成化和自动化方向发展。而更多的科学家则是将微流控芯片技术应用到基础研究上,为原有的医学诊疗打开了另一扇大门,有效地降低病人的痛苦,提高诊断效率。

根据加拿大白血病和淋巴瘤协会的报告,由于研究和治疗方法的进步,从2003年到2012年,白血病的死亡率每年降低1.4%。但是由于骨髓活检的痛苦和侵入性过程,长期治疗白血病具有挑战性。并且因为血液中白血病母细胞的数量少,导致非侵入性的液体活检仍然存在局限性。但是,根据2019年Nature上发表的一片文章,科学家已经能够使用微流体技术同时从患者样品中富集和检测这些稀有胚细胞,使检测效率得到了有效提升。

白血病的早期诊断和介入是提高治愈率的关键措施,但是传统的骨髓活检由于以下原因而不易进行的手术:(1)费用高;(2)外科手术的复杂性;(3)侵入性手术带来的不适;(4)死亡风险增加,从骨髓活检中监测突变或原始细胞水平是一个繁琐的过程。在无法进行此类手术的情况下(例如,患者太虚弱而无法进行手术),缺乏结论性筛查可能会影响疾病和治疗结果的评估。因此医生们希望有一项快速,非侵入,有效的白血病筛查方法,而通过基于微流体的检测可以使用最少量的试剂和样本达到所需的检测效果。

在这篇文章中,科学家们开发了一款惯性微流控生物芯片,其原理基于在非线性微流道内的细胞受到的两种不同的力,净惯性升力和主要阻力,而这两种力的牵拉平衡使得不同尺寸细胞得以朝着各自不同的方向沿着微流道流动。非目标细胞,如红细胞,健康的白细胞相比粘度更高具有更高核质比的胚细胞受到的力是不同的,从而使他们分开。每一个生物芯片都有如下组件: 1.一个进口储液池, 2. 三个出口储液池, 3. 针对细胞分离和混合的弯曲的微流道。流道宽度为600um, 分歧点内径为250um。生物芯片通过PDMS密封使流体可在流道内流动。样品通过注射泵通过进口注入,被分选出的细胞将会根据其细胞大小和可塑性分别收集在三个出口处。这款微流控芯片可根据需要扩大检测通量。

根据使用白血病患者的临床样本检测,实验结果相较于已验证过的标准方法,如流式细胞法或者使用骨髓活检,胚细胞的检出效率在55.6%的病患样本中更高,这一研究对于肿瘤微小病灶患者的早期诊断和常规监察有着积极的作用。

相信在不久的将来,越来越多的微流控创新应用将会进入人们的生活,更好地提高医疗照护水平甚至挽救生命

ITL集团在过去43年间,也一直致力于微流控技术的开发和应用,数年的经验使ITL获得了丰富的知识,这些知识和项目经验被证明对整合微流控技术到现有的诊断仪器开发中是至关重要的。ITL系统化流程使微流控设计研发到投入生产,最终推上市场所花的时间更短,同时ITL质量管理系统(QMS)来提高产品的可靠性,降低风险,确保高质量地完成产品以满足客户的需求。

如果您需要微流控设备待开发,那么ITL可以为您提供帮助和建议。

参考文献: Khoo, B.L., Shang, M., Ng, C.H. et al. Liquid biopsy for minimal residual disease detection in leukemia using a portable blast cell biochip. npj Precis. Onc. 3, 30 (2019).

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