微流控芯片技術(shù)在體外診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用進展

李順基,肖育勁,陳 鵬,劉筆鋒*

(華中科技大學生命科學與技術(shù)學院，湖北武漢 430074)

1 前言

微流控芯片技術(shù)起源于19世紀20年代Manz等人首次提出的微全分析系統(tǒng)概念[1]。因其具有將大型儀器微型化，提高分析檢測技術(shù)靈敏度及加快檢測速度等優(yōu)勢，在分析檢測領(lǐng)域得到快速發(fā)展[2]。1995年，首家從事微流控芯片技術(shù)的Cliper公司成立；2003年，微流控技術(shù)被Forbes評為影響人類未來15件最主要發(fā)明之一；2004年，美國Business 2.0雜志封面文章將微流控芯片技術(shù)列為“改變世界”的七種技術(shù)之一。自2006年起，微流控體外診斷公司開始成立并快速發(fā)展。2006年微點生物公司成立；2007年Alere收購博適公司的Trage系列，成為當時全球范圍內(nèi)心臟標志物POCT診斷的龍頭企業(yè)。

微流控芯片技術(shù)應(yīng)用于體外診斷(In-vitro Diagnosis,IVD)的優(yōu)勢在于能將檢測分析所需的樣本前處理、手工加樣、試劑混合等繁雜的操作集中在一個芯片上完成，并且能夠提供體外診斷檢測所需的密閉環(huán)境[3]。流體在微米級別的通道內(nèi)成層流狀態(tài)，可以實現(xiàn)對微流體的精確控制，使檢測的結(jié)果更及時和準確。在此維度下，流體的表面張力、毛細管力、流體粘度、剪切力成為流體的主要影響因素[4]。通過在微通道內(nèi)設(shè)計特有微混合器及通過彎曲的微通道形成Dean流可實現(xiàn)流體快速混合，混合速度可以達到微秒級別[5,6]。微流控芯片技術(shù)在臨床體外診斷檢測的發(fā)展中[7-10]，芯片結(jié)構(gòu)的設(shè)計及相應(yīng)的信號檢測原理是微流控體外診斷檢測技術(shù)主要發(fā)展的兩個方面，前者主要決定了加工所需要的精度及復(fù)雜性，后者在一定程度上決定了芯片的結(jié)構(gòu)及所需要的檢測設(shè)備。本文將重點介紹微流控體外診斷檢測技術(shù)的芯片結(jié)構(gòu)及檢測技術(shù)原理的發(fā)展。

2 微流控芯片技術(shù)在體外生化診斷檢測中的應(yīng)用

體外生化診斷檢測原理主要基于酶動力學檢測，如谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、膽堿酯酶、葡萄糖、尿素等，依靠酶催化底物產(chǎn)生信號。微流控芯片高通量及微型化的特點，可以解決生化檢測項目多、樣本消耗量大、試劑成本高等問題。目前，商品化的微流控生化分析芯片主要以離心式微流控芯片為主。最具代表性的是Abaxis公司的Picolo芯片檢測系統(tǒng)(圖1(A))，將生物化學檢測中所涉及的全血標本加樣、分離、定量、稀釋、反應(yīng)、檢測等基本操作步驟集成在微芯片上，以微通道網(wǎng)絡(luò)連接各個反應(yīng)腔室，通過離心力、毛細管力及虹吸閥等實現(xiàn)對流體的精確控制[11]。目前，微流控技術(shù)在體外生化診斷檢測方面的產(chǎn)品多數(shù)是基于Picolo芯片檢測系統(tǒng)進行設(shè)計創(chuàng)新，包括天津微納芯、成都斯瑪特、Roche cobas系列等推出的微流控生化檢測芯片。

血氣分析和相關(guān)離子如K+、Na+的濃度是重癥患者日常監(jiān)護及急診的重要指標。血氣分析包括CO2、O2及血液pH的檢測，易受樣本運輸環(huán)境、運輸時間的影響。因此，微型化的微流控芯片產(chǎn)品快速發(fā)展起來，其中代表性產(chǎn)品是雅培基于生物電傳感技術(shù)的I-STAT系列，通過目標檢測物對體系內(nèi)電流改變的大小來判斷結(jié)果，應(yīng)用于重癥患者的床旁快速檢測。

血糖是糖尿病患者需要頻繁檢測的指標，研究主要傾向于降低檢測成本，提高檢測便攜性。目前，成本低、檢測便攜的紙層析微流控芯片技術(shù)已成功應(yīng)用于葡萄糖快速檢測[12]。微流控技術(shù)的另一優(yōu)勢是可以利用電子傳感及酶學技術(shù)將檢測裝置設(shè)計成可穿戴或可植入設(shè)備，實現(xiàn)對體內(nèi)的葡萄糖含量進行實時監(jiān)測，減輕頻繁檢測對患者帶來的痛苦[13]。

臨床生化檢測的檢測方法多依賴于化學物質(zhì)的相互反應(yīng)，其反應(yīng)的試劑種類多，相對于利用機械臂的大型分析儀器來說，微流控芯片具有體積小、通量高、試劑消耗量低等優(yōu)勢。

3 微流控芯片技術(shù)在體外核酸分子診斷檢測中的應(yīng)用

微流控芯片技術(shù)應(yīng)用于核酸分子檢測，可以將核酸提取、擴增及檢測等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米大小的芯片上，實現(xiàn)核酸分子的自動化檢測。隨著微流控芯片技術(shù)在臨床檢驗診斷中的應(yīng)用和發(fā)展，基于核酸分子檢測的微流控產(chǎn)品也開始占領(lǐng)了部分市場。Cepheid公司在2005年發(fā)布的GeneXpert PCR分析儀，是世界上第一個將樣品制備、擴增與檢測完全整合的定量PCR(聚合酶鏈式反應(yīng))儀，使得不具備專業(yè)技術(shù)的人員也可以在各種環(huán)境下進行復(fù)雜的分子檢測，同時基于實時熒光定量PCR技術(shù)，可以在30 min內(nèi)完成檢測。Cepheid公司單個芯片只能進行單個項目的檢測，而GenePoc的Revogene系統(tǒng)[14]以及博暉創(chuàng)新的GenPlexTM微流控全自動核酸檢測系統(tǒng)將芯片設(shè)計成離心及陣列式微流控芯片，在單一芯片上可以進行多個項目的檢測(圖1(B))。

傳統(tǒng)PCR擴增芯片技術(shù)需要良好的溫控系統(tǒng)，且95 ℃高溫下影響芯片的密封性及內(nèi)置試劑的性能[15]。為克服常規(guī)PCR高溫下的不利影響，核酸恒溫擴增技術(shù)隨之發(fā)展起來。核酸恒溫擴增技術(shù)主要包括賴解旋酶恒溫基因擴增技術(shù)(HDA)、實時熒光核酸恒溫擴增技術(shù)(SAT)、環(huán)介導(dǎo)恒溫擴增技術(shù)(LAMP)、切口酶核酸恒溫擴增技術(shù)(NEMA)等。其中LAMP的靈敏度為傳統(tǒng)PCR技術(shù)的100倍，而且擴增反應(yīng)可以在30～60 min內(nèi)完成。2016年，北京博奧生物依據(jù)LAMP技術(shù)開發(fā)的RTisochip-A核酸分析儀，是國內(nèi)第一家分子診斷的微流控產(chǎn)品，并獲得了CFDA的醫(yī)療器械批準。同時，其在此次新冠疫情中研發(fā)的呼吸道多病毒(含新冠病毒)核酸檢測芯片試劑盒也獲得CE-IVD的認證。目前，基于微流控芯片技術(shù)的研究焦點主要致力于發(fā)展快速、便捷、特異性及靈敏度高的核酸快速檢測芯片。Kattika等[16]基于RT-LAMP(Reverse Transcription Loop-mediated Isothermal Amplification)技術(shù)結(jié)合紙微流控芯片技術(shù)，利用蠟在紙質(zhì)材料上打印出微通道，完成了ZIKV(Zika virus)RNA的快速檢測，檢測限達到1 copy/μL，并可借助智能手機對結(jié)果進行判讀。本課題組同樣基于核酸LAMP技術(shù)，設(shè)計了多種微流控芯片[17,18]，包括離心及瓊脂糖凝膠快速檢測芯片，成功實現(xiàn)了對多種病原體快速檢測，靈敏度可以達到3 copies/μL。最近，Nicholas等[19]提出非目標核酸擴增的模塊化檢測平臺，具體原理是在游離核苷酸上標記HRP，設(shè)計發(fā)夾引物結(jié)構(gòu)，當目標核酸存在時，會與聚合酶分子上的模板鏈結(jié)合，使聚合酶恢復(fù)活性，對發(fā)夾結(jié)構(gòu)的末端引物進行擴增，通過加入顯色底物進行信號檢測，所制備的微流控檢測芯片可以同時檢測多個病原微生物，整個檢測過程在2 h內(nèi)完成，靈敏度可達到10 amol(圖1(C))?；贚AMP技術(shù)及利用各種酶進行延伸反應(yīng)的核酸檢測技術(shù)，還是需要對整個反應(yīng)過程進行嚴格的溫度控制，有研究人員利用分子雜交技術(shù)結(jié)合光學衍射和特異性光譜信號轉(zhuǎn)化技術(shù)，設(shè)計出只需要在常溫下進行核酸分子檢測的微流控芯片，可在3 min內(nèi)獲得檢測結(jié)果[20,21]。

圖1 (A)Abaxis公司的Picolo芯片檢測過程(從左至右)[11]：全血加樣及稀釋液釋放；全血分離及稀釋液定量；血漿與稀釋液定量混合；充分混合均勻；利用離心力虹吸閥的作用，定量分配液體；進行反應(yīng)及信號檢測。(B)GenePoc的revogene系統(tǒng)[14]：a.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)：混合區(qū)采用磁珠混合，采用實時定量PCR原理進行檢測；b.整體結(jié)構(gòu)。(C)酶-DNA分子復(fù)合物對病原體核酸的可視化和模塊化檢測芯片[19]：a.核酸信號擴增檢測原理；b.模塊化檢測芯片整體結(jié)構(gòu)。Fig.1 (A)The Picolo chip detection process of Abaxis(from left to right)[11]:Whold blood samples and diluent release;whole blood separation and diluent quantification;plasma and diluent quantitatively mixed;fully mixed;using centrifugal force and siphon valve to dispense the liquid quantitatively;reaction and signal detection.(B)GenePoc’s revogen system[14]:a.The chip structure:mixing with magnetic beads,and the principle of real-time quantitative PCR is used for detection;b.The instrument.(C)Pathogen nucleic acid detection chip based on Enzyme-DNA molecular complex[19]:a.Nucleic acid signal amplification principle;b.Modular detection chip.

雖然基于微流控芯片技術(shù)的核酸快速檢測技術(shù)在不斷發(fā)展，但是真正應(yīng)用于臨床檢測的卻很少。正如，當新冠病毒橫行之下，雖然基于LAMP技術(shù)的新冠核酸檢測文章層出不窮[22]，但是醫(yī)院檢驗科所采用的最普遍，最可靠的檢測手段還是手工操作繁雜的傳統(tǒng)逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈式反應(yīng)(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)，RT-PCR被認為是新冠病毒檢測的金標準[23]。RT-PCR的完成過程需要嚴格的檢測實驗室，專業(yè)技術(shù)人員，同時存在氣溶膠污染、人員感染及不能同時檢測多種病原體等不足，而微流控快速檢測芯片將核酸提取，擴增及檢測整合在一個芯片上，簡化操作，降低污染，在醫(yī)療檢驗和疾病防控上具有巨大的應(yīng)用前景。

4 微流控芯片技術(shù)在體外免疫診斷檢測中的應(yīng)用

相對于核酸分子及生化檢測，微流控芯片技術(shù)在體外免疫診斷檢測中更具優(yōu)勢。因為免疫檢測主要是基于抗原抗體的特異性生物識別機制進行檢測，本身具有較高的特異性。有研究發(fā)現(xiàn)，在微流通道內(nèi)，當流體動力強度在0.1～10 pN時可以分裂抗原抗體的非特異性結(jié)合，而在6～250 pN時仍然可以保留抗原抗體的特異性結(jié)合[24-26]，同時微流控技術(shù)平臺進行的微流控分析所需試劑量極小，大大降低了抗體等昂貴免疫試劑的消耗。此外，微納尺度的流體操控與集成，不僅提高了抗原與抗體反應(yīng)的速度、有效縮短了反應(yīng)時間，并極大地簡化了免疫分析的操作過程。因此，微流控免疫分析技術(shù)在提高體外診斷檢測的特異性、靈敏度、精確性等檢測性能方面具有巨大的潛在應(yīng)用價值。本文將從以下幾個方面對微流免疫分析檢測的產(chǎn)業(yè)化及學術(shù)研究進展進行介紹。

4.1 微流控免疫分析手工替代的應(yīng)用發(fā)展

在免疫分析手工替代中，具有代表性的成果是2009年在《lab on a chip》雜志上公布的離心式免疫分析芯片[27]：采用光學敏感蠟作為閥門，通過控制光照來控制閥門的開合，通過離心提供流體動力，借助通道的結(jié)構(gòu)及對離心力的精確計算來控制流體的運動，在30 min內(nèi)就可以自動化完成酶聯(lián)免疫檢測(圖2(A))?；谶@種離心力提供動力的微泵微閥式芯片產(chǎn)品也是目前產(chǎn)業(yè)化的方向，例如三星的Samsung IB10及上海典奧生物的Gyrolab xPlore全自動納升級免疫分析平臺等。2015年，Choi等[28]利用微流通道內(nèi)靜置的液相相互不溶的原理，設(shè)計了更加簡化的檢測芯片，借助磁微粒的磁性作用，通過磁鐵提供動力進行酶聯(lián)免疫檢測分析，完成了貝類毒素的檢測(圖2(B))。隨著芯片內(nèi)微泵微閥的發(fā)展，液壓、虹吸、壓電驅(qū)動及電磁驅(qū)動控制的微泵微閥種類也越來越多。Lee團隊[29-32]利用電磁驅(qū)動的氣動閥微泵，設(shè)計了自動樣品混合及試劑添加的芯片，依次完成C反應(yīng)蛋白(CRP)、甲胎蛋白(AFP)及糖化血紅蛋白(HbA1c)等項目的檢測。2018年，Saska等[33]將微流控免疫分析應(yīng)用于病理組織的免疫染色上，密閉的環(huán)境及全自動化操作，減少人為染色造成的誤差及染劑對工作人員的長期損害。

4.2 微流控免疫痕量物質(zhì)分析及高通量檢測的應(yīng)用發(fā)展

微流控免疫分析高度集成及微型化的特點可以用于痕量抗原或抗體的檢測。對于痕量物質(zhì)的檢測，一般通過芯片的設(shè)計對痕量物質(zhì)進行富集之后再進行檢測。2014年，Sui等[34]設(shè)計的人字形富集微流控芯片(圖2(C))，對空氣中的結(jié)核分枝桿菌進行富集，富集之后進行細菌裂解再進入另一個雙層的微流控芯片上進行檢測，其優(yōu)勢是可以檢測出空氣中含量低，但是感染性極強的結(jié)核分枝桿菌。2015年，Wang等[35]設(shè)計了魚骨形微混合器進行樣本與標記物的混合，同時在檢測區(qū)域設(shè)計了微柱結(jié)構(gòu)來增加抗原抗體捕獲面積，進一步提高檢測的靈敏度；并進一步結(jié)合圓盤式芯片，實現(xiàn)在單個芯片上對三個甚至更多樣本進行檢測，并成功實現(xiàn)了鼠傷寒沙門桿菌的檢測分析。

目前，微陣列式芯片[36,37]也是實現(xiàn)芯片高通量檢測的有效方法之一(圖2(D))。2018年，Ning等[38]利用可調(diào)節(jié)顏色的光學晶體微珠作為固相載體，通過不同的顏色來實現(xiàn)不同項目的檢測；利用篩網(wǎng)進行光學晶體微珠的攔截，完成了AFP、癌胚抗原(CEA)、免疫球蛋白G(IgG)的陣列式聯(lián)合檢測，但是在同等體積下，微珠所能包含的數(shù)量及種類有限，微珠與微珠之間的相互作用，也會影響檢測結(jié)果。經(jīng)典的微陣列芯片是可拆裝的交叉垂直微流芯片，即先通過橫向的微流通道進行捕獲抗體的固定，再通過垂直的微流通道進行樣本檢測，橫向通道數(shù)量為檢測項目個數(shù)，垂直通道的數(shù)量為檢測樣本個數(shù)，從而實現(xiàn)陣列式高通量檢測，而且通道隔開防止了樣本的交叉污染[39]。除此之外，可以在芯片上預(yù)先包被上捕獲抗體，通過彎曲的通道完成陣列式檢測。胡等[40]將捕獲抗體修飾在錫箔紙材料上面，裁剪成單條，再通過柱閥控制的彎曲通道完成多項目同時檢測。2020年，Hedde等[41,42]依據(jù)陣列式免疫芯片技術(shù)，制備了便攜式快速免疫檢測芯片，可以同時對多種呼吸道病毒進行檢測，為臨床新冠病毒感染提供鑒別診斷依據(jù)。

圖2 (A)光敏蠟為控制閥門，借助離心力的作用提供流體動力，完成酶聯(lián)免疫分析檢測的全自動化[27]。(B)不相容流體靜置，形成兩種水相，完成貝類毒素免疫檢測[28]。(C)空氣中肺結(jié)核菌自動檢測系統(tǒng)及結(jié)核菌富集結(jié)構(gòu)(SHM)[34]。(D)利用氣泵閥控制流體的流動，完成陣列芯片的免疫檢測過程及相應(yīng)結(jié)果示意圖[37]。Fig.2 (A)Used photosensitive wax as the control valve and completed the full automation of enzyme-linked immunoassay detection based on centrifugal force[27].(B)The incompatible fluid is allowed to stand still to form two water phases to complete the shellfish toxin immunoassay[28].(C)Microfluidic platform for direct capture and Analysis of airborne mycobacterium tuberculosis[34].(D)The air pump valve is used to control the flow of fluid to complete the immune detection process of the array chip[37].

4.3 微流控免疫分析床旁快速檢測的應(yīng)用發(fā)展

床旁快速檢測芯片是微流控免疫分析最主要的發(fā)展方向。微流控芯片與免疫分析相結(jié)合的優(yōu)勢滿足了床旁快速檢測快速、便捷的需求。目前，基于熒光微球作為檢測信號的微流控免疫芯片，主要有美艾爾利爾(Alere)和微點生物芯片。2007年，Alere依靠從博適公司收購的Trage系列占領(lǐng)了當時POCT領(lǐng)域的霸主地位。Alere的芯片結(jié)構(gòu)(圖3(A))保留了紙層析芯片中過濾全血的裝置，在隨后的改進中，設(shè)計了倒梯形結(jié)構(gòu)進行全血血細胞的過濾，在通道里設(shè)計親疏水性結(jié)構(gòu)進行流體的控制。國內(nèi)微點生物借鑒類似結(jié)構(gòu)也開發(fā)了快速檢測試劑卡，并應(yīng)用于肌鈣蛋白的快速檢測。Se-Hwan Paeka團隊[43,44]利用紙芯片組合方式，在側(cè)流層析旁邊加上層析結(jié)構(gòu)，用于底物的加入，在硝酸纖維素膜上實現(xiàn)以辣根過氧化物酶為標記的免疫層析檢測，使紙層析芯片擺脫了長期只能利用膠體金、磁珠、熒光微球等直接信號標記物的限制，但其紙層析芯片結(jié)構(gòu)單一、組裝復(fù)雜，而且對比于傳統(tǒng)熒光試紙條，檢測過程相對復(fù)雜。近年來，磁微流控芯片是微流控芯片研究的重要組成部分之一[45]，2014年，深圳市華邁興微成立，其設(shè)計的微流控芯片集磁微粒分離、化學發(fā)光技術(shù)于一體，在單一芯片內(nèi)利用磁微粒分離樣本，通過控制磁微粒的移動來實現(xiàn)不同區(qū)域的不同生物化學反應(yīng)。但是在單一芯片上較難實現(xiàn)多項目的檢測，雖然后來根據(jù)微粒大小的不同可以使其在磁場中具有不同的移動速度，實現(xiàn)了三個心梗項目的同時檢測，但是從原理上分析，其檢測結(jié)果的穩(wěn)定性將降低，而且檢測項目的個數(shù)也會有限制。微流控快速檢測芯片的另一個典型代表是博識生物依據(jù)理邦巨阻磁敏技術(shù)開發(fā)的M16快速檢測試劑卡芯片，用磁微粒標記抗體，通過捕獲的磁微粒的多少來間接評估所含目標物的濃度水平，并進一步設(shè)計陣列式微芯片，實現(xiàn)多項目并行檢測，但是彼此之間的間距小，磁場容易受到影響，增加項目數(shù)量也會有交叉影響，檢測信號的敏感性越高，相互之間的影響就越大。微流控芯片在床旁快速檢測免疫分析方面的理論研究已經(jīng)相對成熟，但是精確、復(fù)雜、多功能微流控通道的制備，依賴于高精密的加工儀器與設(shè)備，使其產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)成本高，成品率低。

4.4 微流控免疫分析免標記抗體信號檢測及新信號檢測的應(yīng)用發(fā)展

在快速免疫檢測分析中，一般需要對二抗進行信號標記，在進行抗體信號標記過程中，難免會使抗體的特異性及穩(wěn)定性發(fā)生改變，因此利用抗原抗體自身的結(jié)合反應(yīng)作為信號檢測，省去二抗的標記步驟成為研究的熱點。借助光學干涉儀與生物芯片結(jié)合進行生物信號檢測時，依靠抗原抗體的特異性免疫反應(yīng)產(chǎn)生的免疫復(fù)合物對干涉信號的影響來完成蛋白質(zhì)等分子的檢測[46]。例如，Michailia等[47]依據(jù)傅里葉光學檢測原理，利用BB-MZI(Broad-band Mach-Zehnder Interferometer)干涉儀結(jié)合生物芯片完成了四種過敏原蛋白的檢測。Kerwin等[48]在PDMS微流通道內(nèi)制作微柱陣列，制備了側(cè)向位移檢測芯片，通過在聚丙烯微球表面進行基團的修飾，使生物分子在聚丙烯微球表面上進行反應(yīng)，生物分子含量的多少，決定了聚丙烯微球的大小及其表面所帶電荷的多少，當微球從微柱陣列通過時，會產(chǎn)生不同的側(cè)向位移，根據(jù)微球側(cè)向位移的大小來推算生物分子的含量，在芯片上完成了白蛋白及人血清白蛋白的含量的檢測(圖3(B))。雖然這些方法可以節(jié)省材料，簡化生產(chǎn)工藝，但是應(yīng)用于復(fù)雜的臨床檢測樣本時，人血清中復(fù)雜的成分，包括脂質(zhì)體，細胞碎片等對光學干涉儀都會有較大的影響，側(cè)向位移檢測則更受影響。因此，研究工作者將目標聚焦于更小及更靈敏的信號標記物，包括拉曼光譜、等離子共振體(SPR)、電傳感等檢測信號。拉曼光譜是分子的“指紋光譜”，可以將穩(wěn)定的小分子作為信號標志物，減少對抗原抗體特異性結(jié)合的影響。Wang等[49]利用4-MBA(4-巰基苯甲酸)作為標記物，完成H5N1的檢測。等離子共振體主要依靠芯片底部金屬薄膜對流道內(nèi)的生物反應(yīng)的感應(yīng)變化來檢測目標物質(zhì)，Chang等[50]依據(jù)SPR角度變化原理，在底層表面鍍上一層金膜，在金屬膜表面包被了特異性抗體對H7N9流感病毒進行特異性捕獲，實現(xiàn)了流感病毒的快速檢測。

圖3 (A)艾利爾Trage系列芯片：整體芯片結(jié)構(gòu)及芯片檢測布局。(B)側(cè)向位移免疫微流控芯片[48]：a.微球形成的原理；b.芯片檢測的原理。Fig.3 (A)Alere Trage series chip:overall chip structure and layout.(B)Lateral displacement immune microfluidic chip[48]:a.Principle of microsphere formation;b.Principle of chip detection.

5 總結(jié)及展望

微流控技術(shù)作為交叉學科融合的技術(shù)應(yīng)用于體外診斷，對體外診斷技術(shù)具有革命性的沖擊。目前產(chǎn)品開發(fā)及研究，主要集中在是生化、核酸及免疫的床旁快速檢測領(lǐng)域。微流控技術(shù)在我國雖起步較晚，但是微流控芯片技術(shù)被寫入了十三五規(guī)劃。新冠疫情下，我國科技部發(fā)布現(xiàn)場快速檢測應(yīng)急項目，征集可以實現(xiàn)“樣本進，結(jié)果出”核酸快速檢測產(chǎn)品。同樣，在新冠疫苗出現(xiàn)后對人體內(nèi)抗體水平及抗體效價的評估都需要依靠免疫檢測技術(shù)。因此，一種便攜、快速、準確、特異性及靈敏度高的核酸及蛋白快速檢測技術(shù)是時代迫切需求的，微流控技術(shù)無疑是優(yōu)選方案之一。

微流控芯片的優(yōu)勢是在一個微小芯片上可以集成多個功能單元，包括微泵、微閥、微噴頭、微反應(yīng)器等。目前的加工工藝，即使在專門的實驗室也很難實現(xiàn)在微小的芯片上進行多個微泵微閥的加工。因此，基于微流控芯片技術(shù)的產(chǎn)品很多，但是精度要求過高，試劑卡性能參次不齊，真正應(yīng)用于臨床上的芯片產(chǎn)品卻不多。近年來新型軟光刻、激光雕刻、數(shù)控機床、模型注塑、3D打印技術(shù)及雙光子納米級3D打印技術(shù)的發(fā)展有望推動微流控芯片產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展。微流控芯片技術(shù)的發(fā)展主要依賴于芯片加工技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及信號檢測方式的創(chuàng)新及改進。高度集成的微流控芯片可以同時處理大量平行樣品，分析樣品所需的試劑體積僅幾微升至幾十微升，被分析物質(zhì)的體積甚至在納升或皮升級。因此，隨著微流芯片加工及相應(yīng)檢測技術(shù)的不斷提升，其在體外診斷檢測中具有良好的發(fā)展前景。