【导读】芯片实验室（Lab-on-a-chip）或称微全分析系统（Miniaturized Total Analysis System,µ-TAS）是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单位集成或基本集成一块几平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析的一种技术。它是通过分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学与生物学、医学和工程学等交叉来实现化学分析检测即实现从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化这一目标。
移动微流体芯片有望从根本上改观疾病防治工作
据美国物理学家组织网报道，美国哥伦比亚大学生物医学工程学副教授萨缪尔-赛亚与其合作者开发出一种基于微流体的便携式诊断设备。这种芯片实验室设备能够完成之前在实验室才能进行的生化检测项目，具有成本低、耗时短、体积小、结果易辨读的特点，有望使偏远落后地区的疾病防治工作发生根本性的改观。相关
论文发表在7月31日出版的《自然•医学》杂志上。
这种
检验设备的核心是一种被称为mChip的移动微流体芯片，这种芯片通过注塑的方式成形，芯片成本大约为1美元，整套设备成本在100美元左右。
在过去的四年里，赛亚与哥伦比亚大学的梅尔曼公共卫生学院以及三名当地非政府组织人员使用这种技术为卢旺达的数百名居民提供了医疗诊断服务。
该装置可方便地带往缺乏医疗机构的偏远地区，只需针刺指尖的血样即可运行，且不易受到操作人员失误的影响。15分钟内就可以得到测试结果，对
新生儿同样有效。这大大降低了患者接受检验的时间，同时也为医务工作者带来了极大便利。此外，研究人员还开发出了一种信用卡大小的一次性诊断设备，能够在几分钟内给出基于血液的检测结果。
赛亚表示，这种技术有望帮助卢旺达的那些就医不便的居民远离
艾滋病和性传播疾病的危险。他说：“对这些地区的人们来说，传染病的诊断非常重要。当你来到这些村庄的时候，你或许随身携带了大量药物，但你却不知道患者在哪里以及应该采取什么样的治疗方法，所以真正的挑战仍然在于诊断。我们的想法是开发出一种方便、实用检测装置，而不是强迫他们去医疗机构抽血而后再让他们花上好几天的时间等待测试结果。”
赛亚和同事们同时还在进行生物化学、分子生物学、微细加工、微流体、材料化学以及组织生物学等相关领域的研究。此前，借助与上述移动微流体芯片类似的技术，他们还开发出了一种专门针对前列腺癌的移动微流体芯片并于2010年在欧洲进行了
临床应用。
由光刻、硅胶到注塑、塑料的变革
微流体技术起源于以光刻硅为基础的半导体工业。为了降低成本、扩大使用范围，人们必须群球新的材质和制造方法，包括金属蚀刻、沉积法、粘接、软微影、导向器、电镀、注塑、压花玻璃、陶瓷等。
赛亚将他的研究成果发表在《自然•医学》杂志上并对mChips芯片作了详细介绍，该芯片由赛亚的实验室和美国克拉罗斯诊断公司(Claros Diagnostics Inc.)共同研发。6月22日,Claros获得美国“流动配送体系和方法”专利，存储和配送方法是微流体系统中众所周知的一项挑战，这一专利的取得将对公司的存储和配送方法提供更全面的保护。
Claros说这种专利技术允许多种试剂同时被储存并在高度控制下自动配送,使产品进行多元化的分析鉴定。该专利先前已在日本,澳大利亚,加拿大等地被允许使用,并有望在更多的地区得到应用。
Claros已经成功推广了血液定量测试产品,该产品可用一种特殊的mChip检测前列腺癌,这一方法于2010年在欧洲获得批准使用。蛋白免疫测定法检测作为一种工具可用来测试感染性疾病、
癌症、免疫性疾病及其他种类的疾病。历史上,这些复杂的测试只能由训练有素的科学家使用大型实验室的昂贵的设备才能进行,不仅增加了检测成本，也延长了患者的等待时间。
【结语】最近的发展表明，正如四十年前微电子技术在信息科学的发展中引发一场革命一样，芯片实验室将在未来的发展中对分析科学乃至整个科学技术以及相关的产业界将产生相似的作用。计算机芯片使计算微型化，而芯片实验室使实验室微型化，因此，在生物医学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而且分析速度成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上花很少量样品和试剂以很短的时间同时完成大量实验；在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪器变成平方厘米尺寸规模的分析仪，将大大节约资源和能源。
芯片实验室由于排污很少，所以也是一种“绿色”技术，注塑科技与这一新兴领域的结合，定将开辟出生命科学一片崭新的天空，造福于人类的医疗卫生事业。
作者：
2011-8-19