芯片实验室15秒就可完成流感检测
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芯片实验室15秒就可完成流感检测

也许在2年后,一个没有经过充分医护训练的人只用几分钟就可检测出病人是否患有流感、被细菌感染、中毒甚至是否得了某种癌症——且只需约15秒就可得知结果。这是IBM Research的预测,该机构已研制出用于即时检验的微流控(microfluidic)芯片实验室原型。

(编者注:在检验医学和临床领域,即时检验(POCT)是指在发病或者发生事件的地点进行诊断、监控和治疗,省去标本在实验室检验时的复杂处理程序,从而快速得到检验结果并及时做出正确的处理。而芯片实验室(LoC),或称微全分析系统(μ-TAS),是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单位集成或基本集成一块几平方厘米的芯片上,用以完成不同的生物或化学反应过程,并对其产物进行分析的一种技术。)

该原型是采用传统硅制造设备、以类似MEMS制造的方式制作的。在化学检验领域,该原型可被用于形成微流控通道的网络,实现一种交钥匙的医疗检验机制,非专业人员可用其进行即时检验,且只需一针孔的血、不到一分钟就能得出结果。

芯片实验室可执行与大型的医学实验室同样的检测,但却是通过一次性设备完成的。目前,医院检测需从人体中用针管抽取约10毫升血液,但IBM的芯片只需要一针孔、约5微升的血,且检验的速度也快很多。

该原型约1×5厘米大小,所采用的片上微流控通道的大小为180微米深、30到100微米宽。把抽取的血液滴到芯片上,毛细管作用会使血液流过这些微流控通道。约15秒后,可把芯片插入到荧光分析仪(现已成为医疗机构的标配设备)进行结果确定。

该芯片的第一级包含一块加载垫,垫子带有一个由可“捕捉”血细胞和任何其他微粒的硅柱区,因此只有液态血清能到达芯片的其余部位。在第二级,用一个流阻测量液态血清样本在芯片内的流动速度,血清样本通过该器件流经整个芯片以匹配特定测试所拟检测的物质。接下来样本穿过一个含有试剂的区域,试剂是提前用喷墨打印机沉积在芯片上的。试剂能与匹配被检测物质的样本分子结合。

由于试剂附着有特定的荧光标记,所以,可在被称为反应箱的下一个区域对其进行检测。在反应箱里,用光照射样本,任何被试剂所附着的分子将发出特定波长的荧光,测量荧光就可检测出被测物质的浓度。

由于这些检测可由非专业人员执行,因此能很方便的在战场、边远地区或路途中实施检测,且与在医院一样容易。IBM的愿景是:有一天,其芯片实验将与灭火器一样成为公共急救设备。但有个局限就是,该芯片只能测试体内是否存在某种物质;也就是说,它不能用于空气或水的检测。

“但对病人筛检来说,该技术非常灵活。”电子工程师Luc Gervais表示,“当病人被细菌或诸如猪或禽流感等病毒感染、以及得了像乳腺癌或前列腺癌等某些癌症、甚至在中毒时,我们可以检测出血液中的蛋白质含量。”Gervais是IBM Research里这款芯片的开发者之一。

IBM的原型通过检测血液中蛋白质的含量证实了这样一个观念:当心脏病发作后,病人血蛋白的浓度会上升。这种发现可使医务人员不必等待医院化验室的检查结果,提前采取合适的治疗措施。

这款设备最终可能会采用注塑成形方式进行生产以达到一次性设备的价格点。IBM公司正与医疗厂商合作以进行该芯片实验室的商品化运作,并预计将在大约两年内推出这款产品。IBM的第一家合作伙伴是比利时的Coris BioConcept 公司。

下一步的研发目标是推出可同时进行多种分析的产品,例如,在飞机降落前对乘客进行各种不同流感病毒的检测。据透露,可一次性检测六种物质的原型正在研制中。

芯片实验室利用毛细管作用对一针孔的血液进行处理,毛细管作用使血液样本从A流到B,数秒内就可得出结果。
芯片实验室利用毛细管作用对一针孔的血液进行处理,毛细管作用使血液样本从A流到B,数秒内就可得出结果。

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    收录时间:2014年09月25日 05:02:05 来源:电子发烧友网 作者:匿名
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