一款基于硅材料的新型芯片实验室（lab-on-chip）检测技术

一款基于硅材料的新型芯片实验室（lab-on-chip）检测技术，或能为经济型手持式传染病检测铺平道路。

TriSilix示意图

据麦姆斯咨询报道，这款名为“TriSilix”的芯片由伦敦帝国理工学院（Imperial College London）开发，该芯片是一种“片上微型实验室”，可现场进行微型版的PCR（聚合酶链式反应）检测。PCR是检测生物样本（如体液、粪便及环境样本等）中病毒和细菌的金标准检测方法。

TriSilix对比传统桌面qPCR

PCR一般在实验室中进行，这意味着无法立即获得检测结果，但该款新型“芯片实验室”可以在几分钟内完成样本处理并显示结果。

该芯片与制造电子芯片的材料相同，即由硅材料制成。硅本身很便宜，但是加工成芯片的成本很昂贵，需要在大规模、高清洁度的工厂，即无尘室中进行。

为了制造这款新的芯片实验室，研究人员开发了一系列在标准实验室中生产芯片的方法，从而削减了制造成本和时间，从而使其可以在世界任何地方生产制造。

帝国理工学院生物工程系的首席研究员Firat Güder博士说：“与其将待测样本送到实验室或去诊所，不如将‘实验室’用指甲大小的芯片送到人们的手中。有了这款芯片，人们可以像糖尿病患者使用血糖检测一样，只需提供样本即可现场等待检测结果，以后可以利用这款芯片检测传染性疾病。”

TriSilix实物图

该研究论文已发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

目前，研究人员已使用TriSilix对主要存在于动物体内的细菌感染，以及SARS-CoV-2（引发新冠疫情的病毒）病毒遗传物质的合成样本进行了检测诊断。

研究人员表示，该系统未来可以安装到类似手持式血糖检测仪的设备中。这样一来，人们就可以在家中进行自我检测，获得感冒、流感、复发性感染（如尿路感染和COVID-19）等的检测结果。

用于检测感染（如COVID-19）的台式设备已经存在，但这些检测可能既昂贵又耗时，因为患者必须去诊所，由医疗人员采集样本，然后回家或留在诊所等待检测结果。而人们在身体不适时外出会增加病原体传播给他人的风险。

该新型芯片实验室如果通过了人体验证，感染类检测将不再局限于诊所内，在家中甚至外出中的几分钟内就可以进行检测并获得结果。

降低成本

研究人员还表示，高度便携式检测方法不用运输样本，从而可以加快诊断速度并降低成本。人们可以在没有训练有素的医疗专家在场的情况下，进行此类检测。如果需要，他们可以立即实施自我隔离，从而避免感染他人。

对低收入国家农村地区的人而言，检测的便捷性及经济性尤其重要，因为诊所距离他们可能很远，而且前往诊所的交通费也很高。如果有了这种便携式检测，它们还可以用于诊断和监测诸如尿路等的感染，因为这类感染即使用了抗生素，也会反复发作。

该论文的第一作者，生物工程系的Estefania Nunez-Bajo博士说：“有了这种可以在家里检测感染的帮助，患者甚至可以在医生的指导下有针对性的调整抗生素的使用，以减少日益增长的抗生素耐药性问题。”
 

TriSilix对比1.5 ml离心管

传感器、温度检测器和加热器使芯片实验室检测过程自动化。利用一块常规智能手机电池在一次充电后，可以进行35次检测。

接下来，研究人员计划通过临床样本验证芯片的性能，实现样本的自动化制备，改进手持式电子设备。他们正在寻找合作伙伴和资助者，以帮助加速这项技术的商业转化，并给发展中国家物质条件有限的家庭、农场或偏远地区提供检测。

这项研究由惠康基金会（Wellcome Trust）和工程与物理科学研究委员会（EPSRC）资助。

Firat Güder等人于2020年12月2日在《自然通讯》上发表了该研究题为《用于病原体现场快速检测的一次性基于硅的多合一微qPCR（实时定量PCR）》的论文。

责任编辑：lq