登革熱今年疫情十分嚴峻,廣州登革熱爆發記錄為20年來最嚴重,成為今年重災區,所幸冬天已至,氣溫慢慢下降,登革熱疫情有所趨緩,但流感疫情卻持續加溫。北京11月的流感病例比前一個月上升4倍,北京疾控中心即在12月發布流感疫情提示-警惕H3N2,而福建在12月初已經出現H7N9甲型流感病例。死亡率極高的埃博拉病毒,歐洲、美洲也未能幸免,誰能保證不會抵達中國?現今社會,人類與動物的交叉感染已被確診為新型及突發性傳染疾病的潛在危機,正如登革熱、甲型流感病毒和埃博拉病毒。當人類感染了來自動物宿主中變異重組的病毒時,就可能會對人類健康造成重大威脅,例如早前在中國及香港爆發的甲型禽流感以及2009年爆發并全球施虐的甲型豬流感。這些病毒往往在自然環境中潛伏于各類動物,通過直接或間接的接觸,對人類健康造成威脅。這使得動物的疫情檢控變得十分關鍵。當人類感染此類病毒,發燒是他們感染初期的共同癥狀,即使意識到發燒,又如何快速準確知道感染哪種病毒? 這些對生命均具威脅的病毒感染,拖延檢測,隨時可能奪命,而現下實踐中的檢測技術,也未能做到即時檢測并識別此類病毒。
備受關注的微流控技術與實驗室芯片技術將有可能有助于根治診斷拖延的窘況。
流體操作是生物、化學、材料等科學實驗中的”必修課“,除了液相色譜及電泳檢測等需要液相環境, 制備樣品DNA和PCR反應體系也是要求在液相條件下進行操作。現階段,科學家們都嘗試地將實驗室的繁瑣而耗時耗量的樣品制備、生化反應、結果檢測等步驟集成到芯片上,即生物芯片,從而提高效率和減少材料消耗(實驗室用量降至皮升甚至納升),就使得微流體裝置及設備應運而生。微流體技術逐漸地成為生物芯片技術發展的一項關鍵支撐技術。
微流控的研究始于80年代初并用于噴墨打印機噴頭,DNA芯片,實驗室芯片技術,微推動及溫度脈沖技術。這項技術能精確控制和操控微尺度流體,尤其特指亞微米結構;且其最大特點就是”微“用量, ”微“消耗,”微“設備。其大多數的應用都采用被動流體控制技術,如毛細作用力。正如旋轉驅動利用離心力使無源芯片上的流體移動。而活性微流控則是利用限定的作用流體對活性組件反應作為微型閥或者微型泵。微型泵會持續不斷的推動流體。微型閥確定流體流動方向或者流體輸送模式。在實驗室中,通常用于提高芯片操作上的工作效率和流動性,以及減少樣品與試劑的體積消耗。微流體與微量的區別在于流體的流動性,通過流體的表面張力、動力消耗與流動阻力控制流體系統。
而微流體芯片,即“芯片實驗室”(Lab-on-a-chip),是指于單一小型芯片上進行多種化學整合、生物分析操作的極微少液量的處理技術。它通過微機電結合實驗室分離純化,以及酵素反應等裝置,把實驗工作微小化至生物芯片上以進行生化反應與分析,主要分為樣品前處理芯片、反應型芯片及分析型芯片。微流體芯片可對微量流體(包括液體和氣體)進行復雜、精確的操作,包括混合和分離微量流體、化學反應、微量分析,且在細胞的篩選、信息核糖核酸的提取和純化、基因測序、單細胞分析、蛋白質結晶等方面發揮獨特的作用。其不僅體積輕巧、使用樣品及試劑量少,且反應速度快、可大量平行處理及可即用即棄,因此在生物技術研究上的應用范圍逐漸變得廣泛,也成為許多科學家與企業所關注的熱門技術。
早期于香港科技園,香港三和生物科技有限公司在得到香港相關政府部門的支持下與納米研究院及德國研究機構合作,自主研發出具備快速復合檢測能力的微流控實驗室芯片快速檢測方案,初步通過了動物檢測試驗-甲型流感的應用芯片 (H7N9, H1N1, H3N2),成功在15分鐘內同時檢測三款甲型流感病毒。其檢測技術基于免疫分析法,具有極高特異性,主要依靠抗原、抗體、熒光標靶信號。與傳統的酶聯反應(ELISA)相比,微流控生物芯片主要突破了耗時長的缺點。
三和生物科技有限公司成立于2012年,成立以來致力于發展微流控體外檢測平臺,在人類與動物健康,食品安全以及環境診斷提供快捷與準確的免疫分析技術。三和生物科技結合微流控生物芯片和顯微技術,自主研發出小型快速檢測儀ALiA,ALiA被設計成一部可便攜的多元復合型生物芯片(LOC)免疫體外檢測儀,意為前線工作人員提供少于10分鐘的快捷樣品檢測。 ALiA保留極高特異性及敏感度,適用于疾控前線不同環境:防疫站,急癥分流,食安中心,流動實驗室,檢測所等,并能提供多元化測試。與現今的檢測流程(2-24hs)相比,ALiA大大縮短了由樣本到結果得出所需時間。首個復合甲型流感的應用芯片 (H7N9, H1N1, H3N2) 已經成功研發,并于2014年11月在香港科學園成功進行公眾演示,有望推出市場后為動物檢疫,公共安全及食品安全提供快速復合的檢測方案,即時即場地得出所需的復合檢測結果。
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