一款基于硅材料的新型芯片實(shí)驗(yàn)室（lab-on-chip）檢測(cè)技術(shù)，或能為經(jīng)濟(jì)型手持式傳染病檢測(cè)鋪平道路。

TriSilix示意圖

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，這款名為“TriSilix”的芯片由倫敦帝國(guó)理工學(xué)院（Imperial College London）開(kāi)發(fā)，該芯片是一種“片上微型實(shí)驗(yàn)室”，可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行微型版的PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）檢測(cè)。PCR是檢測(cè)生物樣本（如體液、糞便及環(huán)境樣本等）中病毒和細(xì)菌的金標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。

TriSilix對(duì)比傳統(tǒng)桌面qPCR

PCR一般在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，這意味著無(wú)法立即獲得檢測(cè)結(jié)果，但該款新型“芯片實(shí)驗(yàn)室”可以在幾分鐘內(nèi)完成樣本處理并顯示結(jié)果。

該芯片與制造電子芯片的材料相同，即由硅材料制成。硅本身很便宜，但是加工成芯片的成本很昂貴，需要在大規(guī)模、高清潔度的工廠，即無(wú)塵室中進(jìn)行。

為了制造這款新的芯片實(shí)驗(yàn)室，研究人員開(kāi)發(fā)了一系列在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)芯片的方法，從而削減了制造成本和時(shí)間，從而使其可以在世界任何地方生產(chǎn)制造。

帝國(guó)理工學(xué)院生物工程系的首席研究員Firat Güder博士說(shuō)：“與其將待測(cè)樣本送到實(shí)驗(yàn)室或去診所，不如將‘實(shí)驗(yàn)室’用指甲大小的芯片送到人們的手中。有了這款芯片，人們可以像糖尿病患者使用血糖檢測(cè)一樣，只需提供樣本即可現(xiàn)場(chǎng)等待檢測(cè)結(jié)果，以后可以利用這款芯片檢測(cè)傳染性疾病。”

TriSilix實(shí)物圖

該研究論文已發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

目前，研究人員已使用TriSilix對(duì)主要存在于動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)菌感染，以及SARS-CoV-2（引發(fā)新冠疫情的病毒）病毒遺傳物質(zhì)的合成樣本進(jìn)行了檢測(cè)診斷。

研究人員表示，該系統(tǒng)未來(lái)可以安裝到類似手持式血糖檢測(cè)儀的設(shè)備中。這樣一來(lái)，人們就可以在家中進(jìn)行自我檢測(cè)，獲得感冒、流感、復(fù)發(fā)性感染（如尿路感染和COVID-19）等的檢測(cè)結(jié)果。

用于檢測(cè)感染（如COVID-19）的臺(tái)式設(shè)備已經(jīng)存在，但這些檢測(cè)可能既昂貴又耗時(shí)，因?yàn)榛颊弑仨毴ピ\所，由醫(yī)療人員采集樣本，然后回家或留在診所等待檢測(cè)結(jié)果。而人們?cè)谏眢w不適時(shí)外出會(huì)增加病原體傳播給他人的風(fēng)險(xiǎn)。

該新型芯片實(shí)驗(yàn)室如果通過(guò)了人體驗(yàn)證，感染類檢測(cè)將不再局限于診所內(nèi)，在家中甚至外出中的幾分鐘內(nèi)就可以進(jìn)行檢測(cè)并獲得結(jié)果。

降低成本

研究人員還表示，高度便攜式檢測(cè)方法不用運(yùn)輸樣本，從而可以加快診斷速度并降低成本。人們可以在沒(méi)有訓(xùn)練有素的醫(yī)療專家在場(chǎng)的情況下，進(jìn)行此類檢測(cè)。如果需要，他們可以立即實(shí)施自我隔離，從而避免感染他人。

對(duì)低收入國(guó)家農(nóng)村地區(qū)的人而言，檢測(cè)的便捷性及經(jīng)濟(jì)性尤其重要，因?yàn)樵\所距離他們可能很遠(yuǎn)，而且前往診所的交通費(fèi)也很高。如果有了這種便攜式檢測(cè)，它們還可以用于診斷和監(jiān)測(cè)諸如尿路等的感染，因?yàn)檫@類感染即使用了抗生素，也會(huì)反復(fù)發(fā)作。

該論文的第一作者，生物工程系的Estefania Nunez-Bajo博士說(shuō)：“有了這種可以在家里檢測(cè)感染的幫助，患者甚至可以在醫(yī)生的指導(dǎo)下有針對(duì)性的調(diào)整抗生素的使用，以減少日益增長(zhǎng)的抗生素耐藥性問(wèn)題。”

TriSilix對(duì)比1.5 ml離心管

傳感器、溫度檢測(cè)器和加熱器使芯片實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化。利用一塊常規(guī)智能手機(jī)電池在一次充電后，可以進(jìn)行35次檢測(cè)。

接下來(lái)，研究人員計(jì)劃通過(guò)臨床樣本驗(yàn)證芯片的性能，實(shí)現(xiàn)樣本的自動(dòng)化制備，改進(jìn)手持式電子設(shè)備。他們正在尋找合作伙伴和資助者，以幫助加速這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)轉(zhuǎn)化，并給發(fā)展中國(guó)家物質(zhì)條件有限的家庭、農(nóng)場(chǎng)或偏遠(yuǎn)地區(qū)提供檢測(cè)。

這項(xiàng)研究由惠康基金會(huì)（Wellcome Trust）和工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）資助。

Firat Güder等人于2020年12月2日在《自然通訊》上發(fā)表了該研究題為《用于病原體現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的一次性基于硅的多合一微qPCR（實(shí)時(shí)定量PCR）》的論文。

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