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微流控芯片的POCT发展及趋势

2017-04-28

POCT是在患者旁进行的、采用可携带式分析仪器并具有操作简单和能快速得到检测结果的检测方式。

美国国家临床生化科学院对POCT的定义是——在接近病人治疗处,由未接受临床实验室学科训练的专业临床人员或者病人进行的临床检验。POCT是体外诊断行业的一个细分行业,通过简化设计和技术创新,实现便捷、快速在患者身边现场检测,快速取得诊断结果。目前POCT产品已被广泛应用在医院、诊所及患者家中,能够进行绝大多数常规临床指标的检测。POCT基本特点:从单纯生物医学向生物-心理-社会医学模式转化;由单纯治疗转向预防、保健、治疗和康复;医院工作由院内医疗扩大到院外社区。

而这一装置的需要解决的关键的技术挑战,就是如何以更少的样品消耗,实现更多的临床诊断。关键技术,便在于它的核心部件:微流控芯片。

截止到2009年,世界范围内有420多个组织或者团队致力于微流控芯片的研究,其中31个国家和地区成立了一共269家公司,35个研究机构,118个大学研究团队,建立起超过750个各种形式的联系。其中亚洲、太平洋地区占20%,北美地区占36%,剩下的44%则有欧洲地区占据,而亚洲和太平洋地区的市场,又明显由日本、韩国和中国台湾占据大部分。

从微流控芯片的三种主要材料:聚合物、玻璃和硅材料来看,聚合物因其制作成本低、使用后易于处理等优点,成为应用最为广泛的材料,特别是在POCT装置的应用中,使用率高达70%。

POCT产品种类繁多,可有不同的分类的方法:

1、根据原理和平台可分为如下几个平台:

干化学:单层试纸、多层涂膜。

免疫:胶体金+免疫层析/渗滤,荧光+免疫层析,免疫比浊。

电化学:电流法、电位法、电阻法、酶电极。

化学发光:小型化化学发光。

色谱:高效液相色谱。

新技术:微流控、生物芯片等。

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2、根据检测的项目可以分为:

临床生化(肝功能、肾功能、血气、离子)、临床免疫(心脏标记物、药物检测)、血液(血球、血凝)、微生物(传染病、分子诊断)等,基本和中心实验室(core-lab)的分类一致;

3. 根据如有无仪器(或定性/定量):

分为试剂条(无仪器)和仪器/试剂条配套,前者多为定性、后者多为定量;

4. 根据应用场景分为专业市场和家用市场(OTC):

家用市场主要包括血糖,血压,妊娠等产品。专业市场主要在医院的检验科,临床科室,急诊,ICU,手术室等使用的各类产品。除此之外,POCT还可以应用于救灾,军事,医疗服务站,现场监督执法,食品安全控制,移动医疗等场景,其形式比起大型诊断设备更加灵活多样。

由于POCT仪器便携、操作简便、结果及时准确等一系列优点,POCT 产品的应用极为广泛。从检测项目来分,主要集中在血糖检测、血气和电解质分析、快速血凝检测、心脏标志物快速诊断、药物滥用筛检、尿液分析、干式生化检测、怀孕测试、粪便潜血血液分析、食品病原体筛查、血红蛋白检测、传染病检测、甘油三酯和胆固醇等血脂项目的检测等13 大项目。特别是对重症病人,POCT应用已深入到了到了检测生理功能的方方面面。

POCT应用主要集中在以下八大领域:

1、医院检验科;

2、医院非检测科;

3、基层医疗(乡镇卫生院和社区门诊);

4、个人家庭自检与健康管理;

5、疫情控制;

6、军事医学与灾难救援;

7、现场监督执法;

8、食品安全监管;

随着生物技术的不断进步,医疗器械出现了两种发展趋势:一种是向着更“高、精、集成”的方向发展;另一种是向着“简单、便捷、个人健康管理”的方向发展。体积小型化、操作简便化、结果及时化的POCT 产品就是在这样的背景下产生并获得了迅速发展。

二十世纪以来,随着计算机科学、物理学、数学、免疫学、分子生物学等技术在医学领域的广泛应用,诊断学技术有了突破性的进展,简便、快速、准确、高通量检测成为可能。一个小小的设备、一片简单的纸条、一块一厘米见方的芯片,就可以把复杂的操作变为简单;把庞大的设备变为小巧;把耗时几小时甚至几天的报告变成即时可出结果,虽然简单、快速但结果仍然正确。

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随着基础医学的深入研究,新的技术被引入到POCT 行业,特别是化学、酶、酶免疫、免疫层析、免疫标记、电极、色谱、光谱、生物传感器及光电分析等技术的发展,使POCT 产品的稳定性、可靠性得到进一步提高,应用领域也进一步扩展。比如干化学法快速诊断技术的发展,使快速药物滥用检验、献血车现场检验成为可能;而荧光定量诊断技术的完善,大大提高了对疾病标志物检测的灵敏度。

未来,POCT 产品将会像手机、电脑等数码产品一样悄然渗透到人们生活的每一个角落,小型化、傻瓜式的自动检测系统将随处可见、随时可用,成为第一现场检测、第一时间检测、家庭健康管理的必需品。

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