科学家正在研发一种类似信用卡大小的小型芯片,它使得在医生办公室就能自动诊断多种疾病成为可能。这种基于微流控技术的“健康芯片”集成了微型实验室功能,有望彻底改变传统诊断模式。
在不久的将来,家庭医生无需再将血液或细胞样本送往中心实验室,一张小型芯片即可在几分钟内给出检测结果。传统检测血液样本中的蛋白质、基因等指标需要经过离心、热处理、酶混合及疾病标志物浓缩等复杂步骤,样本送至实验室后往往需要数周才能得到结果。同样,宫颈癌筛查中的细胞样本需经显微镜检查,即使经验丰富的技术人员也可能出现较高误诊率。
自动化诊断系统 EU MicroActive项目通过整合微电子技术与生物技术,开发了一种集成系统,使多种疾病能在医生办公室实现自动诊断。这种新型“健康芯片”外观如信用卡,内部却包含一个完整的微型实验室。研究人员以宫颈癌诊断为例进行验证,但原则上该芯片可检测由细菌、病毒引起的多种疾病,包括各类癌症。挪威科技工业研究院(SINTEF)参与了该项目合作,其他成员包括来自德国和爱尔兰的大学、医院及研究所。挪威NorChip公司为芯片设计提供创意,并承担了所有阶段的实验工作。
高级“信用卡” 芯片上刻有极狭窄的微通道,通道内预置了精确比例的化学试剂和酶。当患者样本加入通道后,试剂与样本自动混合。研究人员表示:“这种健康芯片通过分析血液或细胞样本,可同时检测8种不同疾病。这些疾病的共同特点是可通过血液中的生物标志物识别,例如蛋白质、DNA片段或酶,它们可能应存在或不应存在于样本中。”芯片具备与大型实验室相当的功能,不仅处理速度快,而且准确性更高。医生只需将芯片插入小型读取设备,通过细管加入几滴患者样本,即可快速获得结果。科学家设计了多种方法解读生物标志物,例如利用分光光度计检测不同标志物中RNA分子释放的特异性荧光信号。SINTEF的研究证明,通过微型芯片进行快速、简便的诊断分析是可行的。目前,他们正在开发多种芯片类型,包括用于急性炎症的蛋白质分析芯片。
大规模生产 NorChip公司已启动一项为期两年的欧盟计划,旨在实现诊断芯片的工业化大规模生产。公司首席科学家弗兰克·卡尔森表示,芯片的适用范围可扩展至患者在家自行采样检测。他预计,这种简易系统将在几年内进入实验应用阶段。