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条码化纸基芯片应用于即时检验

2021.7.01

即时检验（POCT）技术在近些年得到了快速发展，被广泛应用于医学检验、食品安全和环境监测等领域，在POCT技术的发展历程中，纸基芯片扮演了十分重要的角色，纸基芯片具有检测速度快、操作简便、可便携、成本低廉等特点，完全契合POCT技术对即时性、便捷性和低成本的需求，在极大程度上推动了POCT的发展。然而纸基芯片上微反应通道的加工仍然依赖于光刻、喷蜡打印、丝网印刷和等离子刻蚀等技术，以上技术不仅需要精密的设备，并且加工效率低。另一方面，纸基芯片上检测结果的读出与数据输入大多依赖于人工操作，不仅低效还存在一定的失误率。国家纳米科学中心的蒋兴宇研究员团队最近开发了一种可用于POCT的条码化纸基芯片，较好地解决了以上问题。

该研究团队利用喷墨打印机和Biodot三维喷点系统加工了可用于多指标同时检测的条码化纸基芯片。该技术利用一维条码编码待测标志物信息，检测结果只需用手机APP（条码扫描软件）或条码扫描器就可以进行读出。其优势主要包括：（1）检测速度快且操作简便，整个检测过程只需加样一步操作，检测在5分钟之内可完成；（2）结果读出与录入简单高效，通过条码扫描可以将多重指标的结果快速读出、录入并保存，与逐个读出信号并手动录入结果的检测方法相比，该方法更高效；（3）与基于肉眼读出的定性检测方法相比，如胶体金侧向层析检测，该方法不依赖于主观判断，读出更准确、客观。另外，该方法具有普适性，可以应用于临床诊断和即时检验中的生化分析、免疫分析和核酸检测等领域。

该成果发表在Lab on a Chip 上，^[1]文章的第一作者是国家纳米科学中心博士后杨明珠。

为了进一步实现纸基芯片的高效加工和大规模制造，蒋兴宇研究团队通过纸的堆叠和切削加工技术，开发了一种条码化纸基芯片的大规模制造方法，为传统材料（纸）的新功能和新应用开发提供了思路。

在最新的研究工作中，蒋兴宇团队利用纸张的厚度模拟条码的宽单元和窄单元，实现了芯片化条码的精确加工，且不依赖于任何高精尖的设备；利用纸的切削加工技术实现了条码化纸基微流控芯片的大规模制造；并将一维条码（库德巴码）用于多种待测生物标志物的编码，实现了多重检测结果的高效读出与输入。该条码化芯片可用于毒品小分子和血液传播疾病中的多种生物标志物的同时检测，整个检测过程在十分钟之内可完成，检测与读出操作简单高效，为即时检验提供了一种全新的方法。同时，条码化芯片的加工技术为纸基微流控芯片的大规模制造开辟了一种全新的手段，该研究还将促进纸基微流控芯片在核酸检测、药物筛选和细胞行为学研究等方面的应用。