微流控芯片體外診斷課件

1、微流控芯片體外診斷研發(fā)部?jī)?nèi)容提要 微流控芯片的起源2 微流控芯片的發(fā)展3微流控芯片體外診斷產(chǎn)品4 國(guó)內(nèi)外體外診斷市場(chǎng)簡(jiǎn)介1全球體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況全球體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況2010年全球體外診斷分領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模和份額（單位：百萬(wàn)美元）來(lái)源：A&M Mindpower Solutions: Global In-vitro Diagnostics SectorProspects in Emerging Markets, 2010 國(guó)內(nèi)體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況我國(guó)體外診斷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)歷20多年的發(fā)展，從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)，現(xiàn)正已具備產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展條件我國(guó)體外診斷產(chǎn)品用戶主要包括19700

2、多家醫(yī)院、39000多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、300多家血站，還有日新月異的體檢中心和正在興起的臨床檢驗(yàn)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室國(guó)內(nèi)體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況中國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?2%，但體外診斷試劑份額卻只占全世界的5%近年來(lái)，各種新技術(shù)、新方法的興起和融合，又促進(jìn)了體外診斷試劑的開發(fā)應(yīng)用和更新?lián)Q代與此同時(shí)，隨著人民群眾收入的增加和生活標(biāo)準(zhǔn)的提高，人們對(duì)健康和醫(yī)療品質(zhì)又有了更高的需求在種種利好的條件下，體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來(lái)了醫(yī)療發(fā)展史上“千載難逢”的好機(jī)遇。國(guó)內(nèi)體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況國(guó)內(nèi)體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況我國(guó)體外診斷試劑市場(chǎng)組成（2009 年數(shù)據(jù)） 來(lái)源：GlobalData: In Vitro Diagnost

3、ic Market, China, 2010國(guó)內(nèi)體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)狀況2008年和 2009 年體外診斷公司所占中國(guó)市場(chǎng)份額 來(lái)源：GlobalData: In Vitro Diagnostic Market, China, 2010 內(nèi)容提要 微流控芯片的起源2 微流控芯片的發(fā)展3微流控芯片體外診斷產(chǎn)品4 國(guó)內(nèi)外體外診斷市場(chǎng)簡(jiǎn)介1 生物芯片的由來(lái)臨床診斷，如：嬰兒護(hù)理，床邊檢測(cè)(Point-of-care)環(huán)境檢測(cè)DNA大規(guī)模平行分析自動(dòng)化藥物發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)晶傳統(tǒng)的大型生化分析儀微型化Microfluidic Lab-on-a-Chip臨床診斷應(yīng)用用于臨床診斷的微流控芯片實(shí)驗(yàn)室高通量最低人為干預(yù)

4、更少的樣品/試劑消耗更高的靈敏度更佳的生產(chǎn)率從晶體管到集成電路因信息處理的需要而發(fā)展IBM 701 calculator (1952)IBM Power 5 IC(2004)從試管到生物芯片因生物分子的分析需求而發(fā)展Test tube analysisAgilent DNA analysisLab on a Chip (1997)從試管到生物芯片Test tubesRoboticsMicrofluidicsAutomationIntegrationMiniaturizationAutomationIntegrationMiniaturizationAutomationIntegrationMi

5、niaturization生物芯片的分類微陣列芯片(Microarrays)臨床診斷遺傳指紋譜藥物篩選遺傳研究細(xì)胞研究生物芯片的分類：微流控芯片連續(xù)流芯片實(shí)驗(yàn)室：永久刻蝕的微通道、微泵和微閥數(shù)字微流控芯片實(shí)驗(yàn)室：對(duì)不連續(xù)液滴的操控(Duke University) Control electronics (shown) are suitable for handheld or benchtop applicationsPrinted circuit board lab-on-a-chip inexpensive and readily manufacturableBiosensors: Opt

6、ical: SPR, Fluorescence etc. Electrochemical: Amperometric, Potentiometric etc. Mixing: Static, Diffusion LimitedMultiplexing微流控芯片的起源定義：微流控芯片（Microfluidic chip）又稱芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab-on-a-chip）它將化學(xué)中所涉及的樣品預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測(cè)，生命科學(xué)中的細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米大小的芯片上，并以微通道網(wǎng)絡(luò)貫穿各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的靈活操控，承載傳統(tǒng)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)功能。 微流

7、控芯片的發(fā)展歷程微流控芯片的發(fā)展一種高度集成的DNA測(cè)序芯片Blazej, R. G. et al., PNAS 2006, 103, 72407245.用于床邊檢測(cè)(POC)的微流控芯片理想的床邊檢測(cè)(POC)芯片檢測(cè)性能（靈敏度、特異性）檢測(cè)通量適用范圍制造成本易用性內(nèi)容提要 微流控芯片的起源2 微流控芯片的發(fā)展3微流控芯片體外診斷產(chǎn)品4 國(guó)內(nèi)外體外診斷市場(chǎng)簡(jiǎn)介1微流控芯片的發(fā)展微流控芯片的材質(zhì)和加工微流控芯片免疫檢測(cè)的模式微流控芯片免疫檢測(cè)中的流體控制微流控芯片多指標(biāo)免疫檢測(cè)微流控芯片的材質(zhì)常用的芯片材質(zhì)a) E. Verpoorte, N.F. De Rooij, Proc. IEEE

8、 2003, 91, 930-953.b) L. Gervais, E. Delamarche, unpublishedc) A. W. Martinez et al., Anal Chem 2010, 82, 3-10.d) J. Huft et al., Lab Chip 2010, 10, 2358-2365.e) D.A. Mair et al., Lab Chip 2009, 9, 877-883.微流控芯片制作方法硅、玻璃以及石英等材質(zhì)：光刻蝕刻聚合物材質(zhì)：模塑法注塑法LIGA技術(shù)激光燒蝕法軟光刻法微流控芯片制作快速模塑法加工PDMS微流控芯片示意圖微流控芯片免疫檢測(cè)的模式模式分類

9、：非均相芯片微通道表面直接修飾微球表面修飾（磁性、非磁性）均相基于電泳分離的免疫檢測(cè) 非均相：芯片微通道表面直接修飾Wen X, He H, Lee LJ (2009) J Immunol Methods 350: 97105非均相：磁性微球表面修飾Morozov VN, Groves S, Turell MJ, Bailey C (2007) J Am Chem Soc 129: 1262812629非均相：非磁性微球表面修飾 Wang YC, Han J (2008) Lab Chip 8: 392394均相：芯片凝膠免疫電泳分析Herr AE, Hatch AV, Throckmorto

10、n DJ, Tran HM, Brennan JS, Giannobile WV, Singh AK (2007) PNAS 104: 5268-5273微流控芯片免疫檢測(cè)中的流體控制分類：電動(dòng)流控制數(shù)字化微流控壓力驅(qū)動(dòng)流體控制氣閥離心力被動(dòng)毛細(xì)力流體控制電動(dòng)流控制Mohamadi MR, Kaji N, Tokeshi M, Baba Y (2007) Anal Chem 79:36673672數(shù)字化微流控Sista RS, Eckhardt AE, Srinivasan V, Pollack MG, Palanki S, Pamula VK (2008) Lab Chip 8:2188 2

11、196Sista R, Hua Z, Thwar P, Sudarsan A, Srinivasan V, Eckhardt A, Pollack M, Pamula V (2008) Lab Chip 8:2091 2104氣閥驅(qū)動(dòng)的流體控制Henares TG, Mizutani F, Hisamoto H (2008) Anal Chim Acta 611:1730離心力驅(qū)動(dòng)的流體控制Lee BS, Lee JN, Park JM, Lee JG, Kim S, Cho YK, Ko C (2009) Lab Chip 9:1548 1555被動(dòng)毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)的流體控制Gervais L,

12、Delamarche E (2009) Lab Chip 9:3330 3337微流控芯片多指標(biāo)免疫檢測(cè)基于表面微陣列的多指標(biāo)檢測(cè)微流控通道網(wǎng)絡(luò)DNA介導(dǎo)固定的蛋白質(zhì)抗體微陣列基于微球的多指標(biāo)檢測(cè)基于微流控通道網(wǎng)絡(luò)的多指標(biāo)檢測(cè)Bernard A, Michel B, Delamarche E (2001) Anal Chem 73:8-12DNA介導(dǎo)固定的蛋白質(zhì)抗體微陣列Fan R, Vermesh O, Srivastava A, Yen BKH, Qin LD, Ahmad H, Kwong GA, Liu CC, Gould J, Hood L, Heath JR (2008) Nat

13、Biotechnol 26:1373-1378基于微球的多指標(biāo)檢測(cè)Riegger L, Grumann M, Nann T, et al., (2006) Sens Actuators A 126:455462基于磁性微球及生物條形碼的多指標(biāo)檢測(cè)Stoeva SI, Lee J-S, Smith JE, Rosen ST, Mirkin CA (2006) J Am Chem Soc 128:83788379內(nèi)容提要 微流控芯片的起源2 微流控芯片的發(fā)展3微流控芯片體外診斷產(chǎn)品4 國(guó)內(nèi)外體外診斷市場(chǎng)簡(jiǎn)介1微流控芯片體外診斷產(chǎn)品Abbott i-STAT手持式電化學(xué)臨床血液分析儀檢測(cè)范圍：血?dú)鈪?shù)、電解質(zhì)、凝集分析、血液學(xué)分析、血糖、心臟標(biāo)志物.微流控芯片體外診斷產(chǎn)品Johnson