微流控，可否改写IVD行业技术格局？

来源： IVD从业者网2022年08月19日 15:01

5月份，国家发改委发布《十四五生物经济发展规划》，提出开展前沿生物技术创新。加快发展高通量基因测序技术，推动以单分子测序为标志的新一代测序技术创新，不断提高基因测序效率、降低测序成本。加强微流控、高灵敏等生物检测技术研发。

这是我国的第一部生物经济发展规划，重点提及了微流控、测序等技术，可见这类生物检测技术的重要性。

微流控是在含有微米级通道的设备中精准处理和操控微小流体涉及的科学和技术，可将多种技术单元组合在几平方厘米的芯片上，亦被称为“芯片实验室”或者“微全分析系统”。

不同于宏观的流体，微流控微通道内流体的雷诺系数极低，呈现层流现象，流体的扩增动力学高度可控、可预测；重力作用减弱，表面张力和界面张力凸显；毛细管力凸显，允许液体逆重力运动。同时我们可以通过调节微通道的形状、长宽度等性质改变流体的力学性质。

基于这些优势微流控被广泛用于体外诊断诊断行业，并具有重要的市场应用前景，Research and Markets分析报告显乐，2020年全球微流控设备市场规模预计达到31亿美元，预计2020年至2027年间我国微流控设备市场年复合增长率19.2%,到2027年,市场规模将达到19亿美元。

我国对于微流控技术和产业的布局已早，2016年至2017年，我国出台相关政策推进微流控领域科技创新，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》提出体外诊断产品要突破微流控芯片等关键技术，科技部发布《“十三五”生物技术创新多项规划》，将微流控芯片纳入到新一代生物检测技术中。

因此我国专家学者对于微流控技术的研究也是位居世界一流，据统计数据显示，中国和美国在2014年发文量位居前列。

（魏巍等《微流控技术研究的可视化分析》，生物医学工程学杂志2022年6月第39卷第3期）

即时诊断设备与试剂具有便携化、简单化、结果及时化的特点，能够实现患者护理现场或床旁检测，对于传染性疾病的快速诊断、户外现场诊断和家庭健康监测具有重要意义。

微流控芯片凭借在微小可控的平台对多种技术单元进行灵活组合与规模集成的优势，成为即时诊断的主流技术。基于微流控技术成功商业化的典型产品包括Abaxis公司的Piccolo生化芯片检测系统、雅培公司的i-STAT血气分析仪和Cepheid公司的GeneXpert系列PCR分析仪。

近年来，国内基于微流控免疫荧光法和磁微粒化学发光法等即时诊断产品相继获批上市。在便携和快捷基础上，基于微流控芯片的即时诊断主要研究焦点为发展特异性好与灵敏度高的快速检测技术。

在核酸检测方面，恒温扩增技术因其无需梯度变温的特点，仍是目前研究的热点之一。比如说优思达的设备、杰毅生物刚刚获批的产品就是基于恒温技术开发而来的一体机，即实现了操作简单一体化的需求，同时温控要求的降低也使得设备的开发和升级相对要容易一些。甚至还可以研发出能够实现居家检测的核酸POCT产品，这也是很多人非常看好恒温技术的一大原因，能够真正的走进居家场景。

能够实现居家或者无需设备的POCT产品，就不得不提到纸基微流控技术，这种技术使用纸张作为基底.具有成本低、加工简易、携带和使用快速便捷的特点，主要应用于快速诊断和环境监测等场景，但就目前来看，纸基微流控的技术差异度还是比较大，纸质芯片的精确度和速度是制约这项技术的瓶颈。

除了恒温技术，微流控在RT-PCR、数字PCR以及测序等领域也有很多的应用。嘉兴艾科诺杨总的一句话“在赛沛做出GeneXpert这款产品的时候，可能也没想过啥是微流控”，毕竟GeneXpert系统2006年就上市了，但从学术上来看，也是从2006年《Nature）杂志发表的一期“芯片实验室”的专辑，从不同角度阐述了微流控芯片的应用前景之后才开始流行这个概念。

锁炎也跟在汤博和杨总的后面说两句，微流控的核心在于“微”和“控”，有人说最重要的是“微”，做不到微那就代表不了技术的先进性，所以要让液体的雷诺系数很低，表面张力大于重力的时候，才是微流控；有些人说最重要的是“控”，微的目的也是控，最难的也是控，只有控的好，微流控才能做好，所以能够控制液体按照要求流动的，那就是微流控，这么说好像也对。

我想说的是，即便是在分子这个领域微流控也是差异很大，比如说数字PCR对于“微”的追求远远大于RT-PCR，RT-PCR在做一体机的时候，就要控的好就行。所以也不用去纠结微流控这三个字的正确标准是啥，毕竟谈起微流控大家都还是能够理解的，换个词或者分个组还真的不一定能够聊到一起。从我们做产品的角度来看，也从来不是要去做微流控，而是要通过微流控去做个有价值的产品。

当然对“微”和“控”孰多孰少的问题，搞分子的同学可以去研究一下GeneXpert的试剂盒、filmarray的检测卡以及Bio-Mark™超高通量基因分析系统和 QuantStudio1M 3D 数字 PCR 系统(Life Technologies公司)，研究完了可能以后就不纠结这个问题了。

微流控技术还可以用来做循环肿瘤细胞、外泌体的分离与纯化和循环核酸的分析，相比传统方法，可以实现自动化操作，同时通过微流控技术之后的样本检测往往能够排除一些干扰获得更高的灵敏度。

循环肿瘤细胞分析技术主要包括无标签技术和免疫亲和技术，其中无标签技术基于大小、密度和介电性能等物理性质分离目标细胞，免疫亲和技术则主要基于细胞表面特异性表达的蛋口标志物实现分离。

比如说CellRich™免疫磁微粒捕获仪，该设备采用微流控芯片技术及梯度磁场对免疫磁微粒复合物(细胞)进行特异性吸附，实现循环肿瘤细胞富集和染色鉴定。2017年Genomics公司推出基于微流控技术的10xGenomicsChromium单细胞捕获系统，该产品通过微流控技术实现单细胞的分离。2021年该公司又推出了高通量ChromiumX系列，一次运行可分析数百到数十万细胞，实现多样本的同时检测。

微流控涉及医学、化学、物理学和电子学等多学科交叉，对研发人员综合能力要求较高，我国是在微流控领域研究水平较高的国家之一，但在高端产品的产业化方面仍落后于欧美等国家。高精密芯片加工仍存在成本高、加工难、良品率低的问题。

但我始终看好微流控技术在IVD领域的应用，不管是分子还是生化免疫，技术优势永远都是在的，但是值得交流探讨的是这种技术的具体应用啦。

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