PCR:微流控芯片技術與PCR結合可以在短時間內(nèi)完成擴增,不僅可有效縮小反應體系,極大提高檢測靈敏度, 而且反應所需時間短, 輕便易攜帶,已經(jīng)成為醫(yī)學檢測領域備受重視的技術。
皮膚:皮膚作為人體最大的組織器官,也是人體免疫的第一道防線, 維持著人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)并且抵抗著外界的細菌感染, 汗液作為最常見的生物標志物也可用來檢測多項生命體征。隨著復雜材料的發(fā)展,柔性可穿戴設備可通過附著于皮膚,分析生物體液來實時監(jiān)測人體各項指標。
腫瘤癌癥外泌體:腫瘤來源的外泌體(exosomes)在腫瘤微環(huán)境的胞間通訊中發(fā)揮著特殊作用,它們在體液中含量穩(wěn)定且能夠靈敏地反映出腫瘤的實際狀態(tài),被認為是“液體活檢”技術中極具潛力的腫瘤標志物。
外泌體研究中面臨的首要困難是如何從復雜的生物樣品中分離出這些微小囊泡. 超速離心法是外泌體濃縮的經(jīng)典方法,但步驟冗雜、儀器昂貴, 且回收率較低。
將多種納米顆粒組裝在微流體甬道中用于實體腫瘤體內(nèi)核磁成像,可以實現(xiàn)有效的實體腫瘤在0.5 h內(nèi)成像,并可維持至少16h,供患者測量后在多個時間點進行治療,不需要重復做臨床核磁來觀測整個腫瘤情況,相比之下更為便捷,且成像非常清晰,幫助外科醫(yī)生確定腫瘤大小并做出準確的決定。
組織工程 (器官芯片):材料科學和微流控技術的發(fā)展,推動了體外細胞組織器官的構建,從而也加快了高效診斷以及治療技術的進步。
藥物分析:微流控芯片技術在藥物遞送、藥物篩選方式上提供了新的可能, 如結合微針達到無痛緩控透皮給藥。
血液分析:微流體血液分析是用于生物學、基礎醫(yī)學、預防醫(yī)學與公共衛(wèi)生學領域的醫(yī)學科研檢測手段,該方法僅利用少量血液就可以檢測中、重度貧血, 癌細胞等。
神經(jīng) (植入型):目前多種與神經(jīng)科學密切相關的微流控設備以其實時監(jiān)測以及空間掌握能力、人體微環(huán)境模擬真實性和高集成簡便性應用于醫(yī)療領域。目前對于神經(jīng)系統(tǒng)的研究通常是利用藥物學以及光遺傳學技術進行神經(jīng)功能的可控控制。然而神經(jīng)組織十分脆弱,傳統(tǒng)技術會給神經(jīng)組織造成嚴重的傷害。
隨著人們生活水平的提高,在醫(yī)療領域有了更高水平和更多個人定制化的需求,基于醫(yī)用微流控芯片的醫(yī)療器械正在不斷發(fā)展,還有許多其他實例也反映了微流控芯片在醫(yī)學領域研究中的應用:
(1) 用于即時檢測分析的POCT,可做到現(xiàn)場檢測、診斷以及治療一氣呵成;
(2) 用于高通量藥物篩選、單細胞測序和微量化學反應的微流控反應芯片;
(3) 用于建立細胞/組織/器官模型,進行藥物藥理毒理研究。
未來挑戰(zhàn)
微流控技術作為工業(yè)化技術,擁有諸多優(yōu)點,將其應用于各行各業(yè)進行大規(guī)模生產(chǎn)是大勢所趨。然而微流控芯片的開發(fā)成本以及運營成本一直處于居高不下的窘境,這導致技術無法惠于民。目前微流控的關鍵性技術仍然把握在一些發(fā)達國家手中,我國的現(xiàn)代高新企業(yè)未來的目標在于降本增效,需要掌握更高模式分辨率和更低成本的制備技術,早日搶占市場份額,將微流控芯片技術惠及大眾。
微流控芯片技術已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代科技進步道路上不可或缺的技術,具有跨多個領域的應用價值,特別是在其醫(yī)學領域方面。希望有更多來自不同領域的研究人員共同探討并解決現(xiàn)有的問題,將微流控芯片技術推向廣泛可靠、真正工業(yè)化。相信未來微流控芯片技術在醫(yī)學領域?qū)⑷〉酶喔袃r值的成就。