微流控芯片开发：微流控流程化的POCT分析

ITL创新器械开发

微流控技术背后的一大热点在于其生产实用设备的潜力。微流控确实是POC诊断设备的一种重要技术。微流控技术的最新发展使得与芯片实验室或微全分析系统相关的应用成为可能。其允许在微加工通道中控制少量液体，在某些情况下，还允许在微芯片上有效的自动执行分析步骤，包括样品预处理、反应、分离和检测等，并已被证明在多种生物应用中具有巨大潜力，包括细胞分选，酶分析，免疫杂交反应和PCR等。

下面介绍以简单、低成本、易于使用的方法将POCT分析转化为微流控的建议。

了解目标产品简介

开发分析的第一步是了解目标产品概况（TTP- Target Product Profile）。目标产品概况概述了针对特定疾病的目标产品的预期特征。目标产品规定了拟开发产品的预期用途、目标人群和其他预期属性，包括安全性和功效相关特征。在目标产品文件中，您可以找到该领域的专家、术语、疾病和技术状态和概念、目标产品细节、评估框架和其他相关资源。

在大多数情况下，医疗公司创建自己的目标产品，并在内部将其用作指导其开发工作的规划工具。目标产品还可以作为向监管机构提交产品批准的参考。

确定分析类型和检测模式

在了解目标产品之后，可以确定对目标疾病使用哪种类型的检测。从同一份文档中，您可以确定详细信息，包括分析流程、工作流程和推荐的测试和评估框架，并通过多方面分析核对该文件的正确性、完整性和有效性。在选择使用哪种分析方法时，如果您拥有该检测的知识产权，目标产品将作为指南，可以创建一个临时方案，使其适应您的概念微流控芯片设计，主要的分析类型包括基于细胞的分析、免疫分析、分子分析和与其他分析类型相结合的分析。

在工作台上执行分析工作流程

在该阶段，您将开始开发并实施您的分析。您需要生成大量数据，并确定试剂的正确混合、体积、时间和程序步骤。这是一个反复的过程，在这个过程中，可以确定特异性和敏感性的最佳组合。对于刚开始的工作，使用完善的检测标准。生成的数据将成为分析开发的基础。务必使用良好的实验室规范，尤其是在数据记录、测试程序和遵守协议方面。

将分析工作流程转换为微流控芯片

一旦有了有效的、可重复的数据，就可以将分析工作流程转换成微流控芯片。在这里，您需要重复相同的工作流程，以减少工作试剂量和步骤数。例如，如果您使用的是免疫分析，则需要确定能够产生与最初使用的相同结果的试剂的最小体积。需要多少洗涤步骤？有没有办法减少清洗步骤和试剂用量？需要干燥试剂和重组缓冲液吗？必须丢弃多少废液？是否需要调节温度来加速反应？需要什么样的检测方法？它可以在更小的平台上工作吗？在进行调整后，建议重新评估在芯片上实施的工作流程。

微流控芯片设计设计与实现

调整工作流程后，就可以继续芯片设计了。使用生成的数据和修改后的工作流创建芯片需求规格。首先，确定检测模式（即化学发光、激发和发射光、电化学等）。芯片的设计必须根据检测模式进行调整。确定试剂特性，包括试剂的体积、粘度和温度等，所有要求必须妥善记录。由于芯片有多个组件，因此必须绘制系统图，这包括从引入样本到最终检测和报告的所有过程。下一步是确定液体体积和分析成分，包括废液。最好的方法是采用模块化方法。工作流中的每一步都独立设计，并进行子系统测试，直到满足所需的输出。对于模块化测试，必须同时考虑输入和输出。确定下一个模块所需的输入和输出端口类型。另一个重要组成部分是驱动模式。这说明了如何在通道内移动流体。系统是否需要气动、隔膜或离心力来驱动通道内的流体？

在完成模块化子系统测试后，将您的分析放在试剂盒中，开始集成组件。集成需要将已识别的组件放入最终的芯片设计中，并创建一个工作原型。这可以通过加工零件或任何快速原型技术来完成，从而创建质量相对较好的产品。芯片读取的设计通常与芯片集成并行进行。根据检测方法的复杂性，也可以在目标产品审查后立即进行，尤其是检测方法新颖且包括硬件和软件开发的情况下。在设计和实施过程中，对芯片和仪器以及生物材料（如血液、血浆和分子试剂）的处理机制需要进行可用性研究。

测试性能和质量

最后是性能评估和质量测试。这包括机械和流体特性、检测方法、整体系统性能，和分析性能。为了生产可重复和可靠的芯片，考虑经受多次测试，如泄漏，温度，耐久性，保质期和装运测试等。

在完成将POCT分析转化为微流控芯片的步骤后，您将拥有一个工作原型，可以使用开发的分析进行实验室测试。如果某项工作不正常，需要执行另一次迭代。如果测试结果正常，可以小批量生产，在不断测试您的芯片的同时扩大生产规模。

ITL集团作为领先的医疗诊断微流控解决方案供应商，从21世纪初期开始研究微流控技术的开发和应用，对于微流控芯片中各个部分的应用和设计，包括取样方式，液体流动和控制，试剂储存，混合，阀门，加热技术，检测技术到最后的废液收集，都有深刻的认识和丰富的经验。目前为止已成功地设计并制造多种高性能微流控芯片，用于分子诊断，免疫分析，液体活检等体外诊断领域。