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華南理工大學(xué)附屬廣州市第一人民醫(yī)院劉大漁研究員課題組在國際著名期刊Biosensors and Bioelectronics（2020年影響因子：10.618）在線發(fā)表研究成果( Active droplet-array microfluidics-based chemiluminescence immunoassay  for point-of-care detection of procalcitonin ),，詳細報道了課題組開發(fā)的主動式液滴陣列微流控化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一臺緊湊型微流控分析儀和帶有預(yù)加載試劑的微流控芯片組成,。微流控分析儀可以在一次運行中并行操作五個微流控芯片,，該分析儀整合了溫度控制、磁驅(qū)動,、機械運動和光學(xué)檢測模塊,，確保整個化學(xué)發(fā)光免疫分析的工作流程可以自動化完成。微流控芯片是由微縫連接的微腔（Microslit-connected microchambers）構(gòu)成,，所有試劑都預(yù)先裝入油包水滴中,。此款微流控化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)在檢測靈敏度、動態(tài)范圍,、儀器尺寸及周轉(zhuǎn)時間等方面具有顯著優(yōu)勢,，非常適合基層醫(yī)療機構(gòu)使用，確保其在短時間內(nèi)獲取疾病生物標(biāo)志物信息,。

一,、微流控分析儀

微流控分析儀的尺寸為30cm×30cm×30cm，重量約為10kg,。該儀器可以在一次運行中安裝五個微流控芯片,，允許同時執(zhí)行五個測試。分析儀包含溫度控制,、磁驅(qū)動,、機械運動和光學(xué)檢測模塊。①溫度控制模塊：將微流控芯片所處環(huán)境溫度恒定保持在37℃,，確?？乖贵w結(jié)合效率；②磁驅(qū)動和機械運動模塊：通過程序化移動磁柱（magnet column）來控制磁珠（magnetic beads）的狀態(tài),；③光學(xué)檢測模塊：使用光電倍增管（PMT）檢測酶致發(fā)光反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光信號,。為避免外部光源對化學(xué)發(fā)光信號的干擾，整個反應(yīng)在全封閉環(huán)境中運行,。當(dāng)反應(yīng)完成后,，PMT依次獲取五個芯片的化學(xué)發(fā)光信號,，曝光時間為100ms，信號強度由儀器軟件直接讀出,。

二、微流控芯片

微流控芯片是由芯片主體（注塑工藝,，黑色聚碳酸酯）和頂蓋（3D打印工藝,，光敏樹脂）構(gòu)成。芯片本體（110mm×15mm×5mm）包含5個微腔,，每個微腔間有0.5mm寬的微縫,。微流控芯片頂蓋設(shè)計有三個孔，從前到后依次是樣品裝載孔,、排氣孔和注射孔,，頂蓋底部設(shè)計有四個插入微縫的塞子（圖2）。在頂蓋與芯片主體組裝之前,，頂蓋內(nèi)表面需涂覆一層納米保護溶液,。頂蓋位置移動可以改變微縫的開與關(guān)，該芯片共支持三種位置變化（圖3）,，這三個位置分別適用于裝油,、試劑儲存/轉(zhuǎn)運和化學(xué)發(fā)光免疫分析。

圖2 微流控芯片由芯片本體（黑色）和頂蓋（白色）組成

圖3 頂蓋的三個位置狀態(tài)（頂蓋位置移動可改變微縫的開與關(guān)）

微流控化學(xué)發(fā)光免疫分析包括四個步驟（圖4,、圖5）：

圖4 微流控芯片中試劑的預(yù)存儲

圖5 微流控化學(xué)發(fā)光免疫分析的工作流程

磁柱上升,，磁珠激活；磁柱下降,，磁珠失活,。在每個步驟中，當(dāng)磁珠進入液滴時,，磁柱下降,，使磁珠失活。同時,，微流控芯片承載平臺來回移動,，通過液滴攪拌促進磁珠與試劑的相互作用（圖6）。

圖6 磁驅(qū)動液滴操控