基于數(shù)字微流控芯片的交叉配血及磁珠免疫固相載體操控的探討.pdf

1、背景：
　　輸血現(xiàn)已成為臨床治療的重要組成部分，臨床輸血工作的最重要原則為保證每一例輸血的安全性。在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)方法中，交叉配血試驗(yàn)是保證輸血安全的重要手段，它是將供血者紅細(xì)胞和血清分別與受血者血清和紅細(xì)胞交叉混合，檢查受血者血清中有無破壞供血者紅細(xì)胞的抗體，當(dāng)受血者和供血者的血液間沒有可測(cè)的不相配的抗原、抗體成分時(shí)，即試驗(yàn)結(jié)果無溶血無凝集時(shí)，方可將供者血液成分輸注給受血者。臨床中通常采用的配血方式存在一些問題，如依賴人工操作

2、、自動(dòng)化程度低、試劑和樣品的消耗較多；另一方面，自動(dòng)配血儀的儀器成本和運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)疑難案例仍然需要人工判斷，降低了篩測(cè)效率和準(zhǔn)確性。
　　在近年的免疫診斷的技術(shù)發(fā)展中，床邊診斷因其人工參與度低、可自動(dòng)化運(yùn)行和記錄試驗(yàn)結(jié)果、試劑與樣品消耗小、檢測(cè)時(shí)間縮短而受到關(guān)注，而免疫檢測(cè)平臺(tái)的縮微化有利于床邊診斷的實(shí)現(xiàn)。其中，微流控芯片是一種新型的分離分析技術(shù)，目前已經(jīng)成為分析化學(xué)和生化檢測(cè)的重要平臺(tái)技術(shù)。引入微流控等縮微化的新方法，將有利于

3、交叉配血實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化，這也成為免疫檢測(cè)中的新思路。
　　超磁磁珠因其比表面積大、可以被外加磁場(chǎng)操控，已經(jīng)成為免疫檢測(cè)，如酶聯(lián)免疫吸收檢測(cè)和化學(xué)發(fā)光免疫分析等方法中的重要固相樣品載體，但檢測(cè)過程中需要反應(yīng)、封閉、分離和洗滌等多步復(fù)雜操作，且自動(dòng)化程度低。因此，建立一種能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)免疫檢測(cè)樣品處理步驟中多步復(fù)雜操作的平臺(tái)和載體，將對(duì)提高免疫檢測(cè)診斷的效率，具有重要的實(shí)用意義。
　　目的：
　　本課題擬構(gòu)建基于微流控芯片的免

4、疫檢測(cè)和樣品處理平臺(tái)，首先通過將傳統(tǒng)配血實(shí)驗(yàn)中采用的各種血液樣品和免疫試劑裝載于單個(gè)微液滴中，利用數(shù)字液滴芯片對(duì)液滴的自動(dòng)操控功能，在芯片上實(shí)現(xiàn)血紅細(xì)胞和血清間的交叉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在概念上驗(yàn)證數(shù)字液滴芯片作為免疫床邊檢測(cè)平臺(tái)的可行性。
　　以超磁磁珠作為免疫樣品的固相載體裝載于液滴中，結(jié)合數(shù)字液滴的操控功能與磁珠的載體功能，并輔以磁珠固定模塊，探索建立免疫檢測(cè)樣品處理步驟中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多步復(fù)雜操作體系的可能性。
　　方法：
　

5、　1.構(gòu)建基于數(shù)字液滴微流控微反應(yīng)器平臺(tái)，取得適合配血試驗(yàn)中實(shí)際樣品液滴輸運(yùn)的芯片絕緣工藝和液滴改性方案。
　　2.選取2016年4~5月間大連市中心醫(yī)院收治的需要輸注紅細(xì)胞治療的住院患者，排除輸血前檢測(cè)抗體篩查陽性者，共32例，其中男性21例，女性11例，年齡28~78歲；A型8份，B型12份，O型10份，AB型2份，RhD均為陽性。與獻(xiàn)血員血液同型進(jìn)行鹽水法交叉配血，同時(shí)利用數(shù)字液滴芯片對(duì)液滴的自動(dòng)操控功能，在芯片上實(shí)現(xiàn)交叉配

6、血，觀察融合液滴中是否出現(xiàn)抗原-抗體的凝集反應(yīng)與鹽水法結(jié)果比較。
　　3.構(gòu)建固相免疫載體磁珠的固定模塊，探索在數(shù)字液滴芯片上進(jìn)行磁珠反應(yīng)、封閉、分離和洗滌的條件。
　　結(jié)果：
　　1.構(gòu)建了包括數(shù)字微流控芯片內(nèi)的數(shù)字微流控微反應(yīng)器。得到了適合實(shí)際樣品的芯片制作配方和液滴改性配方，消除了含蛋白質(zhì)液滴對(duì)芯片表面發(fā)生生物污損的機(jī)會(huì)。
　　2.在數(shù)字微流控芯片表面上嘗試了交叉配血實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)方法完全一致。而芯片

7、法實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)陽性時(shí)，第8秒就可以觀察到紅細(xì)胞凝集的發(fā)生，而且樣品消耗量?jī)H為1.2微升，為傳統(tǒng)方法的1/20-1/40。
　　3.通過將磁珠置于液滴中，并構(gòu)建強(qiáng)磁體和磁導(dǎo)構(gòu)成的磁珠鉗制模塊，將此模塊與數(shù)字液滴操控平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液滴中磁珠樣品的有效分離、與反應(yīng)物結(jié)合、利用緩沖液對(duì)磁珠進(jìn)行洗滌等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了樣品和試劑的多步反應(yīng)、分離與清洗的自動(dòng)化操作，初步滿足了床邊免疫診斷中樣品操控的需求。這些步驟均為磁珠酶聯(lián)免疫及化學(xué)發(fā)光免疫

8、分析檢測(cè)的基礎(chǔ)操作單元。
　　結(jié)論：
　　1.成功構(gòu)建了以數(shù)字微流控芯片為核心的數(shù)字微流控微反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了液滴的移動(dòng)、融合、分離與等份分裂等基本操控功能。
　　2.在數(shù)字微流控芯片上進(jìn)行的交叉配血實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)方法完全一致，反應(yīng)時(shí)間和樣品消耗得到大幅度減少，芯片法中反應(yīng)時(shí)間和樣品消耗的減少得益于液滴體系的縮微化，在概念上驗(yàn)證了數(shù)字液滴芯片作為免疫凝集反應(yīng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的可行性。
　　3.將免疫反應(yīng)的重要樣品固相