一款基于硅材料的新型芯片實驗室（lab-on-chip）檢測技術，或能為經濟型手持式傳染病檢測鋪平道路。

TriSilix示意圖

據麥姆斯咨詢報道，這款名為“TriSilix”的芯片由倫敦帝國理工學院（Imperial College London）開發，該芯片是一種“片上微型實驗室”，可現場進行微型版的PCR（聚合酶鏈式反應）檢測。PCR是檢測生物樣本（如體液、糞便及環境樣本等）中病毒和細菌的金標準檢測方法。

TriSilix對比傳統桌面qPCR

PCR一般在實驗室中進行，這意味著無法立即獲得檢測結果，但該款新型“芯片實驗室”可以在幾分鐘內完成樣本處理并顯示結果。

該芯片與制造電子芯片的材料相同，即由硅材料制成。硅本身很便宜，但是加工成芯片的成本很昂貴，需要在大規模、高清潔度的工廠，即無塵室中進行。

為了制造這款新的芯片實驗室，研究人員開發了一系列在標準實驗室中生產芯片的方法，從而削減了制造成本和時間，從而使其可以在世界任何地方生產制造。

帝國理工學院生物工程系的首席研究員Firat Güder博士說：“與其將待測樣本送到實驗室或去診所，不如將‘實驗室’用指甲大小的芯片送到人們的手中。有了這款芯片，人們可以像糖尿病患者使用血糖檢測一樣，只需提供樣本即可現場等待檢測結果，以后可以利用這款芯片檢測傳染性疾病。”

TriSilix實物圖

該研究論文已發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

目前，研究人員已使用TriSilix對主要存在于動物體內的細菌感染，以及SARS-CoV-2（引發新冠疫情的病毒）病毒遺傳物質的合成樣本進行了檢測診斷。

研究人員表示，該系統未來可以安裝到類似手持式血糖檢測儀的設備中。這樣一來，人們就可以在家中進行自我檢測，獲得感冒、流感、復發性感染（如尿路感染和COVID-19）等的檢測結果。

用于檢測感染（如COVID-19）的臺式設備已經存在，但這些檢測可能既昂貴又耗時，因為患者必須去診所，由醫療人員采集樣本，然后回家或留在診所等待檢測結果。而人們在身體不適時外出會增加病原體傳播給他人的風險。

該新型芯片實驗室如果通過了人體驗證，感染類檢測將不再局限于診所內，在家中甚至外出中的幾分鐘內就可以進行檢測并獲得結果。

降低成本

研究人員還表示，高度便攜式檢測方法不用運輸樣本，從而可以加快診斷速度并降低成本。人們可以在沒有訓練有素的醫療專家在場的情況下，進行此類檢測。如果需要，他們可以立即實施自我隔離，從而避免感染他人。

對低收入國家農村地區的人而言，檢測的便捷性及經濟性尤其重要，因為診所距離他們可能很遠，而且前往診所的交通費也很高。如果有了這種便攜式檢測，它們還可以用于診斷和監測諸如尿路等的感染，因為這類感染即使用了抗生素，也會反復發作。

該論文的第一作者，生物工程系的Estefania Nunez-Bajo博士說：“有了這種可以在家里檢測感染的幫助，患者甚至可以在醫生的指導下有針對性的調整抗生素的使用，以減少日益增長的抗生素耐藥性問題。”

TriSilix對比1.5 ml離心管

傳感器、溫度檢測器和加熱器使芯片實驗室檢測過程自動化。利用一塊常規智能手機電池在一次充電后，可以進行35次檢測。

接下來，研究人員計劃通過臨床樣本驗證芯片的性能，實現樣本的自動化制備，改進手持式電子設備。他們正在尋找合作伙伴和資助者，以幫助加速這項技術的商業轉化，并給發展中國家物質條件有限的家庭、農場或偏遠地區提供檢測。

這項研究由惠康基金會（Wellcome Trust）和工程與物理科學研究委員會（EPSRC）資助。

Firat Güder等人于2020年12月2日在《自然通訊》上發表了該研究題為《用于病原體現場快速檢測的一次性基于硅的多合一微qPCR（實時定量PCR）》的論文。

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