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Aggregate | 集成微流控芯片技术用于即时检测的最新进展

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Keywords:

in vitro diagnostics 

microfluidic devices

point of care


文章简介

微流控芯片技术可将化学和生物等领域中所涉及的基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上,是21世纪最为重要的前沿技术之一。微流控芯片微尺度和功能集成的特点弥补了传统检测方法操作繁琐、成本高等缺点,检测过程减少了试剂和样品消耗,提升了检测的速度和灵敏度,满足了即时检测的新需求,已成为即时检测的有力工具。

材料的选择是微流控芯片设计的首要因素,材料科学的进步推动了微流控芯片技术的发展。目前可供选择的芯片材料包括以玻璃为代表的无机材料,以PDMS、PMMA为代表的高分子聚合物以及价格低廉的纸基材料。为了实现微流控芯片高通量、多功能的集成,需要进一步发展具有特殊性能并兼具多种功能性的新颖材料。另一方面,集成化的微流控器件通常将微流体控制与分析单元集成在芯片上,从而实现样品准备模块(如混合、反应、分离等)和检测功能模块的集成。原本需要多个或者大型装置才能完成的复杂操作,在一个微型化、功能集成的便携微流控器件上得以实现,并在较短时间内精确完成“样品进-结果出”的全部过程。

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图1. 集成微流控器件策略


为了克服泵阀系统等辅助工具的限制,近年来发展了多种手动驱动的被动式微流控芯片以及基于毛细力和真空压力自驱动的主动式微流控芯片,完成样品的混合、反应、分离等步骤的集成。此外,为了实现简单、便携的信号放大以及信号读出,近年来发展了多种可视化信号输出(如多色、距离等) 以及借助小型仪器(如气压计、温度计等)信号输出的微流控即时检测新方法。微流控器件具体集成化和微型化策略如图1所示。在该综述中,作者侧重于近三年来用于即时检测的集成微流控器件的最新进展。文中首先回顾了集成微流控器件最常用的制备材料及其功能特性。其次,作者讨论了将各种功能模块集成到微流控设备的最新进展,包括样品准备及简单便携的信号输出。并简单总结了近三年来集成微流控芯片技术在蛋白质、核酸及小分子检测等领域的研究应用进展。最后,作者也对集成微流控芯片和其他微型诊断设备当前存在的挑战和机遇进行了分析讨论并对其临床转化和商业化前景进行了展望。

以上综述论文以“Integrated microfluidic devices for in vitro diagnostics at point of care”为题发表于Aggregate 期刊,华侨大学医学院刘丹副教授为论文第一作者通讯作者,厦门大学杨朝勇教授和福建医科大学吴巧艺主任医师为论文通讯作者

(Aggregate 2022, 3, e184.)

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通讯作者

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刘丹,副教授,硕士生导师,泉州市高层次人才。迄今,已主持国家自然科学青年基金,国家重点实验室开放基金,福建省科技计划面上项目,泉州市科技计划项目,华侨大学中青年教师科技创新计划等项目多项。以第一作者/通讯作者在Analytical Chemistry、Lab on a Chip、Angewandte Chemie International Edition、ACS Applied Materials & Interfaces、Chemical Communications、Biosensors and Bioelectronics、Analyst等期刊上发表SCI论文17篇。

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吴巧艺,主任医师,副教授,硕士生导师,福建医科大学附属第一医院创伤中心常务副主任,创伤ICU主任。美国Ryder Trauma Center访问学者,中国研究型医院神经外科重症学组委员,中国医师协会创伤外科分会委员,中国医学救援协会动物伤害救治分会常务理事,中国科促会血管通路专业委员会委员。《中华神经创伤外科电子杂志》编委,《中华急诊医学杂志》审稿专家。发表含JCR I区SCI论文多篇,参编参译多部论著,获福建省科技进步一等奖,授权国家发明专利1项。

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杨朝勇,教授,国家杰出青年科学基金获得者,厦门大学特聘教授,谱学分析与仪器教育部重点实验室副主任,中国化学会化学生物学专业委员会副主任,英国皇家化学会Fellow、美国化学会ACS Applied Bio Materials副主编,长期致力于生物分析化学,在微流控、单细胞单分子分析等方向取得了创新性的成果。在Nature Commun、Sci Adv、Chem Rev、Acc Chem Res、 PNAS、JACS、Angew Chem Int E.d.等学术刊物上发表论文300余篇,论文被引超过16000次,H指数69。


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《聚集体(英文)》(Aggregate)创刊于2020年,是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊(双月刊)。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学,包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛,单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展,为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台,去分享聚集体研究的新发现和新突破,讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8,JCI指数1.47,先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。



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