用于高通量篩選疾病生物標志物的液滴微流控技術(shù)
據(jù)麥姆斯咨詢報道，生物標志物能夠反映人體內(nèi)與疾病相關(guān)的細胞或分子變化，生物標志物的可靠檢測對臨床診斷和治療應(yīng)用至關(guān)重要。常見疾病生物標志物包括在疾病相關(guān)組織和生物流體（如血液、尿液和唾液等）中發(fā)現(xiàn)的基因或基因突變、蛋白質(zhì)和單細胞。不幸的是，對許多疾病而言，人體樣品生物標志物的低豐度和低樣品量使得像96孔板這樣的標準批量平臺無法有效執(zhí)行可靠的檢測或篩選。此外，大多數(shù)標準化批量協(xié)議很大程度上無法直接從臨床患者的樣品中檢測到生物標志物，因此需要復(fù)雜的多步驟樣品制備方法，這一過程可能非常耗時，在臨床環(huán)境中也可能延誤患者的護理。因此，市場上需要一種可用于檢測并篩選疾病生物標志物的靈敏、快速、可自動化、高通量的sample-to-answer裝置平臺。
由于微流控技術(shù)能夠精確操縱微小體積的流體，因此成為生物標志物檢測的有效工具。尤其是通過液滴微流控技術(shù)將大量樣品數(shù)字化成為大量分離的微小體積流體（fL-nL），為高靈敏度和高通量生物標志物檢測提供了有前景的解決方案。通過將液滴中的生物標志物數(shù)字化以實現(xiàn)體積的顯著減少有助于測定背景的同樣減少，以及生物標志物目標局部濃度的急劇增加。這又反過來增強了每個分離反應(yīng)的信號背景比，最終增加測定的整體靈敏度和速度。此外，從整個樣品中平行運行數(shù)百萬個單一的生物標志物反應(yīng)不僅可以幫助檢測罕見目標，也能增強多重樣品的篩選。過去數(shù)十年，為了檢測、量化并篩選來自人體樣品的核酸、蛋白質(zhì)和單細胞，以研究細菌感染到癌癥等疾病，研究人員已經(jīng)開發(fā)出大量的微流控液滴平臺。例如，數(shù)字化來自人類生物流體（如血液）的病原細菌單細胞允許研究人員對病原體身份和藥物敏感性進行快速診斷測試，以縮短臨床微生物診斷工作流的周轉(zhuǎn)時間。同樣，商業(yè)化液滴平臺（如伯樂公司的ddPCR）提供了整套工具，用于檢測并量化人體基因樣品中具有單分子靈敏度的癌癥特異性突變。
快速診斷和篩查的潛力激發(fā)了研究人員對液滴微流控技術(shù)日益濃厚的興趣，它也被越來越多地用于檢測新型疾病生物標志物目標。然而，大多數(shù)液滴平臺廣泛依賴于碎片化工作流，這需要芯片外（off-chip）步驟進行樣品純化和液滴培育，后果就是完全整合的樣品sample-to-answer液滴平臺尚未實現(xiàn)臨床實施。為了實現(xiàn)這一目標，無縫集成的樣品制備技術(shù)，以及從患者樣品到臨床可行解決方案的平臺自動化仍然是關(guān)鍵組成部分，它們將在未來為臨床環(huán)境提供基于液滴微流控技術(shù)的平臺。
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