病原微生物的快速生物檢測在實際生物醫(yī)學應用中備受關注。盡管該領域已取得了不小的進步，但利用微流控方法實現(xiàn)簡單、快速的生物檢測仍然具有挑戰(zhàn)性。

為解決上述近期，來自中國農業(yè)大學的研究人員提出了一種新穎的生物檢測策略，該策略結合了毛細力驅動微流控芯片的精確檢測控制與磁珠的多功能操作能力，能夠高效捕獲副溶血性弧菌，并能顯著提高檢測值。相關研究成果以“Manipulation of magnetic beads for actively capturing Vibrio parahaemolyticus and nucleic acid based on microfluidic system”為題發(fā)表在Biomicrofluidics期刊上。

圖1 毛細力驅動微流控芯片的結構設計和檢測原理圖

具體而言，這種微流控芯片采用激光切割技術制作而成，整個微流控芯片分為三層（注入層、微通道層和玻璃基底層），總體尺寸為76 × 26 × 1.6 mm3。其中，注入層具有多個注入口，用于注入包括磁珠懸浮液在內的不同的液體樣品。微通道層由BSA壓敏膠層組成，位于注入層和玻璃基底層之間。該微通道層還包括反應室（直徑：8 mm）以及與注入層結構相對應的其他腔室，各個腔室之間通過寬度為600 μm的微通道彼此連接。

利用毛細管壓力，該研究設計的微流控芯片可以實現(xiàn)液體樣品的快速被動注入。在外部磁場作用下，驅動適配體修飾的磁珠與微流控芯片中的副溶血性弧菌及其核酸混合，進行快速選擇性捕獲和檢測，整個過程僅需40分鐘。

圖2 （a）捕獲核酸和副溶血性弧菌的磁珠示意圖；（b）毛細力驅動微流控芯片檢測的具體步驟示意圖

基于磁珠操縱的毛細力驅動微流控系統(tǒng)通過獨特的設計和操作方式，突破了傳統(tǒng)檢測方法的一些局限性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）自動化操作。該系統(tǒng)利用磁珠操縱實現(xiàn)了液體樣本的自動混合和捕獲，大大簡化了操作流程并提高了操作的自動化程度。相比傳統(tǒng)的手動操作或依賴特定設備的操作，這種自動化操作方式節(jié)省了時間和人力成本。

（2）高效混合和捕獲：通過在外部磁場的作用下操縱磁珠，實現(xiàn)了液體樣本的高效混合和目標物的選擇性捕獲。這種磁珠操縱的方式可以提高混合效率，加快反應速度，并增強目標物的捕獲效率，從而提高了檢測的準確性和靈敏度。

（3）簡化設計和操作：該系統(tǒng)采用了簡化的微流控芯片設計，通過毛細管力和重力輔助進樣，避免了復雜的微通道結構和外部泵的使用。這種簡化的設計和操作方式降低了設備和材料成本，同時減少了對操作人員的技術要求，使得檢測過程更加簡便和高效。

（4）快速檢測：通過磁珠操縱的快速混合和捕獲，該系統(tǒng)可以在短時間內完成整個檢測過程，通常在40分鐘內完成。相比傳統(tǒng)的檢測方法，這種快速檢測方式節(jié)省了時間，適用于需要快速診斷和檢測的場景。

（5）高度選擇性：通過磁珠操縱實現(xiàn)了對特定生物目標的高效選擇性捕獲和檢測，提高了檢測的準確性和可靠性。這種高度選擇性的捕獲方式有助于準確診斷疾病和監(jiān)測病原體，避免了誤報和漏報的風險。

圖3 副溶血性弧菌捕獲實驗的表征結果

圖4（a-d）磁珠在微流控芯片反應腔中的檢測過程；（e）副溶血性弧菌捕獲前后的熒光圖像

綜上所述，該研究提出的創(chuàng)新性微流控檢測平臺不僅簡化了微通道結構的設計復雜性，而且采用激光加工制造，大大降低了制造成本。實驗結果表明，這種新方法實現(xiàn)了“片上”檢測過程的自動化，在POCT領域具有相當大的商業(yè)應用價值和潛力。