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		未來(lái)微流控手持系統(tǒng)多路復(fù)用微流控?zé)晒饷庖邷y(cè)

　　使用PDMS微流控技術(shù),高通量multiantigen熒光免疫測(cè)定血液系統(tǒng)量化分析物在臨床相關(guān)的水平了(參見圖4)。這種芯片的多放映場(chǎng)影劇院三明治分析允許五個(gè)同時(shí)測(cè)試每10個(gè)樣本。微流控閥門直接pressure-driven試劑流沿著網(wǎng)絡(luò)渠道測(cè)量10?m高。 3 網(wǎng)絡(luò)包含五行和20列。列成對(duì)連接形成10循環(huán)路徑,或coliseums。四裝閥在每個(gè)路口的行和列的形式捕獲microchamber,在免疫測(cè)定堆棧是建立特定sample-test組合。

　　單克隆抗體的五個(gè)分析物是美聯(lián)儲(chǔ)在其自己的行和綁定到環(huán)氧玻璃襯底的化學(xué)。釋放過剩與三羥甲基氨基甲烷緩沖液沖洗所有行并行而未反應(yīng)的環(huán)氧化物鈍化了半個(gè)綁定三羥甲基氨基甲烷分子液。沿著列類似鈍化進(jìn)行,防止樣品蛋白質(zhì)的直接綁定。在列,填補(bǔ)相應(yīng)的coliseums美聯(lián)儲(chǔ)10個(gè)樣品。每個(gè)樣品都是困在競(jìng)技場(chǎng)和捕獲網(wǎng)站通過蠕動(dòng)泵循環(huán)。未裝訂的材料是沿著列,然后刷新和生物素化的并行多克隆抗體美聯(lián)儲(chǔ)在相應(yīng)的行。再次被平行緩沖釋放多余的刪除提要。接下來(lái),熒光標(biāo)記鏈霉親和素是美聯(lián)儲(chǔ)的所有行,和釋放過剩與緩沖區(qū)刷新一次。在每個(gè)室量化捕獲抗原熒光檢測(cè)。這個(gè)量是體積除以樣本處理每個(gè)sample-test產(chǎn)生各自的分析物的濃度組合。

　　芯片使用10 - 100 nl為每個(gè)測(cè)試樣本,從而使移動(dòng)設(shè)備開發(fā)能夠適應(yīng)共同檢測(cè)血液測(cè)試。同時(shí),芯片使用300 nl(低至0.8 ng)每sample-test抗體的組合。相比之下,最先進(jìn)的Elecsys SPSA工具包羅氏公司使用200 ng的每個(gè)測(cè)試樣本,或約250倍。

　　原則上,非特異性的附件(如。 PDMS)可能產(chǎn)生假陽(yáng)性信號(hào),從而降低特異性,但沒有遇到這樣的問題。 1這可能是由于牛血清白蛋白治療,或微流控架構(gòu),這就排除了未來(lái)的多克隆抗體接觸任何捕獲網(wǎng)站以外的圖案以其相應(yīng)的單克隆抗體。

　　未來(lái)微流控臺(tái)式系統(tǒng)

　　工程方面的考慮。 Pneu-matic熒光免疫測(cè)定裝置的控制由閥提供數(shù)組從李由電子有限公司(韋斯特布魯克,CT)和盒子,可以從許多公司。這個(gè)子系統(tǒng)可以在不到四分之一的立方英尺,可以通過USB接口由外部操作電腦。因?yàn)樾酒东@網(wǎng)站空間分離,使用一個(gè)熒光團(tuán)類型就足夠了。因此,一個(gè)明亮的發(fā)光二極管可以在其他系統(tǒng)取代標(biāo)準(zhǔn)的水銀燈。此外,顯微鏡可以被丟棄的機(jī)械化ministage rasters high-numerical-aperture目標(biāo)下的籌碼。

　　另一種可能性是光纖數(shù)組排列在一個(gè)矩陣與微流控室的一端,而另一端是美聯(lián)儲(chǔ)光機(jī)位或聲光換能器,包括一個(gè)排放過濾器。探測(cè)器本身可能是一種廉價(jià)的冷卻電荷耦合器件相機(jī),光電倍增管或雪崩光電二極管。 1 因此,臺(tái)式的工程系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,和它的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10000美元。

　　Test-Matrix大小。所需的測(cè)試矩陣的大小對(duì)于這樣一個(gè)系統(tǒng)將取決于用戶。例如,個(gè)別醫(yī)生的辦公室可能會(huì)喜歡與一個(gè)樣本進(jìn)行12個(gè)測(cè)試芯片為個(gè)別病人的方便的篩查。更大的實(shí)踐,另一方面,可能更喜歡更大的芯片對(duì)一組多個(gè)病人的深入研究,尋找發(fā)展條件,否則可能錯(cuò)過當(dāng)前流行的方法和有限的醫(yī)患互動(dòng)。大型制藥公司可能希望盡可能大的矩陣進(jìn)行藥物測(cè)試技術(shù),以減少試劑成本和最大化利用可用的實(shí)驗(yàn)樣品。作為試驗(yàn)藥物的成本接近100萬(wàn)美元每克蛋白質(zhì),微流控分析變得清晰的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。原則上,基本技術(shù)的并行性應(yīng)該允許建設(shè)50 X 50芯片。 4

　　技術(shù)上的考慮。如果保留競(jìng)技場(chǎng)幾何,射流阻力增加和抽水跨越更大的距離變得更加難以控制。因此,更高的壓力才能產(chǎn)生相同的流體速度(平均芯片不能維持壓力超過20 psi)。最后,如果質(zhì)量控制是不允許一個(gè)封閉的失敗,可能很難產(chǎn)生superchips經(jīng)濟(jì)。吉祥,Fluidigm公司(南舊金山,CA)已經(jīng)提供了相對(duì)較大的射流電路。

　　預(yù)期吞吐量。與PDMS原型,拍照每個(gè)100室手動(dòng)的熒光顯微鏡是耗時(shí)的。然而,在商用臺(tái)式系統(tǒng)中,這個(gè)任務(wù)可以提高了前面討論的硬件解決方案。軟件將整合各自的點(diǎn)的信號(hào),比較這些校準(zhǔn),并計(jì)算結(jié)果。系統(tǒng)可以在10分鐘內(nèi)完成測(cè)量的示例加載,這意味著吞吐量高達(dá)每小時(shí)15000結(jié)果50 X 50矩陣。

　　因?yàn)榇蠖鄶?shù)的液體處理硬件也可以換成小,一次性,批量生產(chǎn)彈性芯片,完整的系統(tǒng)將會(huì)小得多,更輕,更便宜的比大多數(shù)當(dāng)前商用臺(tái)式機(jī)器。此外,使用一次性芯片當(dāng)前benchtops將提供一個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)。雖然一個(gè)嚴(yán)重準(zhǔn)備血清樣本可能關(guān)閉一個(gè)大機(jī)器,堵塞在一次性芯片可以彌補(bǔ)丟棄芯片和快速移動(dòng)到另一個(gè)地方。

　　系統(tǒng)的多功能性將是有限的可用性和特異性抗體,但這也是免疫測(cè)定的情況。此外,隨著新的分析物,如癌癥標(biāo)記,確定后,將它們合并到測(cè)試板會(huì)簡(jiǎn)單。增加了正交多功能性也可以通過驗(yàn)證系統(tǒng)interro-gation不同類型的樣本,包括腦脊液、滑液,陰道分泌物、尿液、唾液、和暫?；顧z樣本。

　　生產(chǎn)成本。目前的芯片價(jià)格反映了醫(yī)藥研究的高成本和潛在的利潤(rùn)。面對(duì)巨大的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)費(fèi)用的蛋白質(zhì),它仍然是經(jīng)濟(jì)在少量手工生產(chǎn)的芯片。然而,成為可行的個(gè)性化醫(yī)療保險(xiǎn)的病人,平均芯片生產(chǎn)的價(jià)格必須降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。幸運(yùn)的是,這一目標(biāo)——并且應(yīng)當(dāng)滿足開發(fā)流程和構(gòu)建機(jī)器大量生產(chǎn)微流控芯片,以同樣的方式作為半導(dǎo)體行業(yè)。

　　埃米爾p . Kartalov博士,博士后研究助理在生物化學(xué)和分子生物學(xué)系南加州大學(xué)凱克醫(yī)學(xué)院的。他可以達(dá)成的 [email protected] 。

　　毫無(wú)疑問,微流控免疫分析系統(tǒng)將是一個(gè)偉大的進(jìn)步在臺(tái)式同行,但有可能產(chǎn)生一個(gè)手持設(shè)備基于相同的技術(shù)? 盡管芯片本身可能非常小和輕,這將是具有挑戰(zhàn)性的縮小電氣macrovalves和光學(xué)系統(tǒng),控制和閱讀。一個(gè)更好的主意是丟棄光學(xué)檢測(cè)的電氣檢測(cè)(如i-Stat的),同時(shí)保留微流體分離,對(duì)多路復(fù)用分析至關(guān)重要。微型pneumatic-valve驅(qū)動(dòng)也必須被開發(fā)。然而,因?yàn)檫@樣一個(gè)系統(tǒng)將不包含光學(xué)元素,和所有移動(dòng)組件將彈性膜,這將是高度耐沖擊。

　　個(gè)性化的預(yù)防醫(yī)學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想沒有無(wú)處不在的和負(fù)擔(dān)得起的診斷。分散化和小型化尤為降低測(cè)試成本的關(guān)鍵。高通量多抗原熒光微流控免疫分析芯片代表一個(gè)重要的一步快速、廉價(jià)、便攜、多功能蛋白質(zhì)診斷系統(tǒng)。

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