打造医疗微芯片 将芯片融入医疗诊断中

，发明了自己的微流控方法以对血液样本进行分类。当时，他以前的学生、如今是约翰斯·霍普金斯大学机械工程师的SJ Claire Hur注意到，较大的细胞会被困在由微流体通道拓宽而创建的旋涡中，很像树叶和垃圾在河流拐弯处或岩石附近堆积。该团队设计了一个系统，利用该特性将CTC分离出来用于后续分析。如今，该系统已由位于加州门洛帕克市的Vortex生物科学公司生产出来。研究人员正利用Vortex的机器开展临床研究，以辨别CTC上可能表明肿瘤将在多大程度上对特定免疫疗法作出响应的标记物。整个装置比微波炉稍大一些，使其不太像很多科学家想要的一体化"芯片实验室"，而更像"实验室中的芯片"。

Di Carlo表示，通常"实验室中的芯片"设计也还不错。它比传统方法省钱，并且通过让试验者之间的差异最小化改善了结果。不过，真正的芯片实验室设备会让发展中国家的诊所或者野外台站开展快速基因检测成为可能。在这些地方，购买、运行聚合酶链反应机器或离心机分离血液样本可能是不现实的。

四处奔走的实验室

工程师已经提出了各种可能的解决方案。比如，一些人正在研发由纸制成、能扩增并检测血液样本中传染性微生物基因的廉价设备。德国Hain生命科学公司则设计了探测特定DNA序列的条状测试剂，其中一些通过寻找APOE基因变异体可确定某人患上阿尔茨海默氏症的风险。

另一个挑战是如何将罕见遗传物质扩增到足以使其在野外被探测到。密歇根州立大学环境工程师Syed Hashsham介绍说，标准的聚合酶链反应法需要重复加热、冷却样本至精确的温度。然而，很难设计出能在这些温度间转换的小型、廉价、可携带设备。"在野外，冷热循环从来不起作用。"

Hashsham在手持微流体设备中采用了序列扩增的另一种替代方法。该设备可辨别并量化诸如标记癌症的微小RNA等已知序列或传染性生物体基因。这种名为环介导等温扩增法的反应利用一种来自微流体设备的不同的酶，并且不需要任何温度循环。研究人员将唾液等体液样本同将被并入反应中的荧光染料混合，然后利用注射器将其推进通往16个单独腔室的通道。在那里，DNA扩增试剂被预先装入、干燥并且做好准备。在反应完成后，该设备利用发光二极管和传感器探测指示阳性反应的染料。

不过，Hashsham表示，现在的挑战是说服资助者生产无法立即盈利的设备，因为他想将其用于非洲等落后地区。在这些地方，快速诊断能改变医学实践并拯救生命。