用于DNA检测的POCT微流控器件

医学诊断技术在疾病的诊断、治疗和预防中发挥着非常重要的作用。随着疾病相关的生物标志物检测策略的不断发展，基于DNA的生物传感器因为能够靶向人类、病毒和细菌的遗传信息而在临床诊断中受到越来越多的重视。与此同时，因为具有改善患者治疗效果的潜力（例如降低医疗成本、缩短诊断周期、提高医疗服务获取的便利性），即时诊断（POCT）技术在过去几年中获得了极大的关注。

然而，虽然现有的POCT DNA生物传感器具有良好的应用前景，但是，其仍然存在某些局限性。首先，利用现有的DNA生物传感器进行DNA检测涉及多个步骤，例如样品制备、扩增和检测，并且这些步骤是分开进行的。因此，一方面，操作的复杂性需要训练有素的人员；另一方面，系统有效运行的空间需求对其可及性提出了挑战，特别是在现场应用的情境下。更重要的是，由于在应用过程中需要昂贵的试剂和材料，其成本因素仍然是一个主要障碍。

推进下一代DNA生物传感器发展的关键是通过利用芯片实验室（lab-on-chip）技术将诊断系统从实验室转变为小型化平台。这种变革性的方法通过小型化、简单化和自动化策略，将多种检测平台整合到一个平台上，从而实现各种实验室功能。

微流控是指设计用于在微米级特征内操纵流体的技术。与基于实验室的操作平台相比，微流控平台能够在更小的溶液体积和更少的基础设施要求下处理复杂的分析流程。然而，大多数微流控器件需要依靠外部动力泵来驱动微通道内的溶液流动，从而降低了其便携性，阻碍了其在POCT中的应用。因此，集成DNA生物传感器的微流控器件的发展趋势是材料成本低廉、操作简单，并且不依赖于外部动力装置。

据麦姆斯咨询报道，近期，来自韩国西江大学（Sogang University）的研究人员在Advanced NanoBiomed Research期刊上发表了题为“Point-of-Care Testing (POCT) Devices for DNADetection: A Comprehensive Review”的综述文章，概述了集成DNA生物传感器的芯片实验室技术在POCT领域的发展现状。

在该综述中，作者首先介绍了应用于DNA检测的微流控器件的类型；接着，作者探讨了DNA微流控芯片中探针的选择对芯片检测性能的影响；随后，作者回顾了不同DNA检测技术及其在DNA微流控芯片系统中的应用。最后，作者对目前DNA微流控芯片的发展现状进行了评述，并对其在POCT领域的应用发展方向进行了讨论，旨在缩小研究与实际应用之间的差距。

用于DNA检测的即时诊断（POCT）微流控平台  



DNA探针固定程序示意图

DNA微流控芯片技术的持续进步为下一代POCT的发展带来了巨大的希望，其样品制备流程的集成和快速生成结果的优势可以进一步提高患者的治疗效果，并有助于疾病的有效管理。

然而，虽然目前包括DNA即时诊断在内的DNA微流控芯片技术已经有了显著进步，但是，其离真正实现商业化还有很长的路要走。

首先，随着DNA微流控芯片从实验室进入到实际应用场景中，其可靠性变得更加重要。同时，实现DNA微流控芯片的大规模、具有成本效益的制造也是一个重大障碍。此外，实现具有应用潜力的DNA微流控芯片的临床转化仍然存在诸多挑战，包括器件的标准化、有效性分析验证、伦理相关问题和临床试验的受试者选取问题等。因此，研究人员、临床医生和企业之间的合作是至关重要的。

克服以上挑战是DNA传感器充分发挥其潜力并对医疗保健和环境监测等应用产生重大影响的先决条件。小型化、自动化和分析集成技术的进步有望解决以上挑战，并简化相关的临床工作流程。

审核编辑：刘清