 这种微流体设备已被用于检测埃博拉病毒。它不需要体积庞大的仪器，因而非常适合用于偏远地区。图品来自Alban Kakulya。 2016年2月29日/生物谷BIOON/--当卫生设施有限的偏远地区发生流行病时，那里的人们需要能够在医院外的地方使用的便携式诊断设备。为了解决对这些设备不断增加的需求，来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发出一种低成本的便携式微流体诊断设备。它已成功地在埃博拉病毒（Ebola）传染病上进行免疫测试，也能够用于检测许多其他疾病。相关研究近期发表在ACS Nano期刊上，论文标题为“A Digital–Analog Microfluidic Platform for Patient-Centric Multiplexed Biomarker Diagnostics of Ultralow Volume Samples”。 在过去的几年，微流体设备已在诊断领域显示出非凡的潜力。它们是由硅橡胶制成的，含有头发丝宽度的微小通道。微流体设备能够快速地检测极少量血液中的许多种不同的生物标志物。 在EPFL，由Sebastian Maerkl领导的生物网络特征实验室（Laboratory of Biological Network Characterization, LBNC）已开发出一种新型的微流体平台。它是一种完全自我维持的依靠电池能源运行的便携式设备。它无缝地与廉价的显微镜一起运作，从而提供非常高水平的检测准确性。这种平台能够在微量血液（小于0.005微升）中定量检测高达16种不同的生物标志物分子。这些生物标志物通常是酶、蛋白、激素或代谢物，它们在血液中的浓度可提供关于病人健康状况的准确信息。 一种微流体平台给出两种检测读出值  这种微流体设备是独特的原因在于它是由模拟信号检测装置和数字信号检测装置这两种装置组成的，而迄今为止，常规的设备只整合其中的一种装置。图品来自Alban Kakulya。 这种设备是独特的原因在于它是由模拟信号检测装置和数字信号检测装置这两种装置组成的，而迄今为止，常规的设备只整合其中的一种装置。数字信号检测是高度灵敏的，能够检测单个生物标记物的存在。但是，当生物标志物的浓度太高时，由于信号饱和的原因，它表现欠佳。另一方面，模拟信号检测在较高的生物标记物浓度时表现得最好。同时使用这两种检测装置，就能够在短时间内彻底地分析一滴血中的成分。这种分析提供珍贵的医疗信息：它可能有助医生作出早期诊断或者确定疾病所处的阶段。
初始的测试已成功地在含有抗埃博拉病毒抗体的样品中执行，其中抗埃博拉病毒抗体指示着在出现症状的和未出现症状的病人体内存在这种病毒。这种设备可能能够潜在地检测大量的其他蛋白生物标志物和分子。  血液样品可被直接装载到这种微流体设备中，而且在无需样品预处理的情况下进行芯片上的生物标志物定量检测。图品来自Alban Kakulya。 无需血液样品对预处理 还有更多的好消息。EPFL研究人员发现他们能够直接将血液样品装载到这种微流体设备中，而且在无需样品预处理的情况下进行芯片上的生物标志物定量检测。论文第一作者Francesco Piraino说，“对研究人员来说，能够避免分离血液是非常令人感兴趣的。”血液中的血浆分离需要离心机、大量的样品和较长的处理时间。 在资源有限的区域进行诊断 Piraino说，“这种平台将引领人们开发新的测试类型以便满足不断增加的对诊断测试的需求。对在资源有限的地区工作的医务人员而言，它将是非常有用的。”比如，这种设备可能被用于监控地方病、流行病和大流行性疾病爆发。 本文系生物谷原创编译整理，欢迎转载！点击 获取授权 。更多资讯请下载 生物谷APP。
doi:10.1021/acsnano.5b07939
A Digital–Analog Microfluidic Platform for Patient-Centric Multiplexed Biomarker Diagnostics of Ultralow Volume Samples
Francesco Piraino, Francesca Volpetti, Craig Watson, and Sebastian J. Maerkl
Microfluidic diagnostic devices have the potential to transform the practice of medicine. We engineered a multiplexed digital–analog microfluidic platform for the rapid and highly sensitive detection of 3–4 biomarkers in quadruplicate in 16 independent and isolated microfluidic unit cells requiring only a single 5 μL sample. We comprehensively characterized the platform by performing single enzyme and digital immunoassays, achieving single molecule detection and measured as low as ∼10 fM (330 fg/mL) GFP in buffer and ∼12 fM GFP in human serum. We applied our integrated digital detection mechanism to multiplexed detection of 1pM anti-Ebola IgG in human serum and were able to differentiate three common Ebola strains. To ascertain that the device can be applied in environments beyond clinical point-of-care settings, we developed a low-cost, portable hardware system to control and read out the microfluidic device and detected anti-Ebola IgG in ultralow volume whole blood samples to levels of 100 pM in a multiplexed assay format.
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