微流控芯片体外诊断

微流控芯片体外诊断内容提要微流控芯片的起源2微流控芯片的发展3微流控芯片体外诊断产品4国内外体外诊断市场简介1全球体外诊断试剂产业状况3503703803934104354605005.83.03.54.85.66.26.80.01.02.03.04.05.06.07.08.00100200300400500600200720082009201020112012201320142007-2014年全球IVD市场预测市场规模(亿美元)增长率(%)全球体外诊断试剂产业状况2010年全球体外诊断分领域市场规模和份额（单位：百万美元）来源：A&MMindpowerSolutions:GlobalIn-vitroDiagnosticsSector—ProspectsinEmergingMarkets,2010国内体外诊断试剂产业状况我国体外诊断产业的发展开始于20世纪80年代，经历20多年的发展，从无到有，从弱到强，现正已具备产业规模发展条件我国体外诊断产品用户主要包括19700多家医院、39000多个乡镇卫生院、300多家血站，还有日新月异的体检中心和正在兴起的临床检验独立实验室国内体外诊断试剂产业状况869510712214617521526710.74%12.63%14.02%19.67%19.86%22.87%24.21%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%05010015020025030020072008200920102011201220132014中国体外诊断行业整体规模(2007-2014)市场规模(亿元)增长率中国人口占世界总人口的22%，但体外诊断试剂份额却只占全世界的5%近年来，各种新技术、新方法的兴起和融合，又促进了体外诊断试剂的开发应用和更新换代与此同时，随着人民群众收入的增加和生活标准的提高，人们对健康和医疗品质又有了更高的需求在种种利好的条件下，体外诊断试剂产业的发展迎来了医疗发展史上“千载难逢”的好机遇。国内体外诊断试剂产业状况22%78%人口中国世界其他国家国内体外诊断试剂产业状况免疫化学34%临床化学31%传染病免疫15%血液学11%微生物学6%组织和细胞学2%基因检测1%我国体外诊断试剂市场组成（2009年数据）来源：GlobalData:InVitroDiagnosticMarket,China,2010国内体外诊断试剂产业状况罗氏13.1%西门子7.6%雅培5.0%贝克曼库尔特4.9%希森美康3.8%迈瑞3.0%其他62.6%2008年和2009年体外诊断公司所占中国市场份额来源：GlobalData:InVitroDiagnosticMarket,China,2010内容提要微流控芯片的起源2微流控芯片的发展3微流控芯片体外诊断产品4国内外体外诊断市场简介1生物芯片的由来临床诊断，如：婴儿护理，床边检测(Point-of-care)环境检测DNA大规模平行分析自动化药物发现蛋白质结晶传统的大型生化分析仪微型化MicrofluidicLab-on-a-Chip临床诊断应用用于临床诊断的微流控芯片实验室高通量最低人为干预更少的样品/试剂消耗更高的灵敏度更佳的生产率从晶体管到集成电路因信息处理的需要而发展IBM701calculator(1952)IBMPower5IC(2004)从试管到生物芯片因生物分子的分析需求而发展TesttubeanalysisAgilentDNAanalysisLabonaChip(1997)从试管到生物芯片TesttubesRoboticsMicrofluidicsAutomationIntegrationMiniaturizationAutomationIntegrationMiniaturizationAutomationIntegrationMiniaturization生物芯片的分类微阵列芯片(Microarrays)临床诊断遗传指纹谱药物筛选遗传研究细胞研究生物芯片的分类：微流控芯片连续流芯片实验室：永久刻蚀的微通道、微泵和微阀数字微流控芯片实验室：对不连续液滴的操控(DukeUniversity)Controlelectronics(shown)aresuitableforhandheldorbenchtopapplicationsPrintedcircuitboardlab-on-a-chip–inexpensiveandreadilymanufacturableBiosensors:Optical:SPR,Fluorescenceetc.Electrochemical:Amperometric,Potentiometricetc.Mixing:Static,DiffusionLimitedMultiplexing微流控芯片的起源定义：微流控芯片（Microfluidicchip）又称芯片实验室（Lab-on-a-chip）它将化学中所涉及的样品预处理、反应、分离、检测，生命科学中的细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块几平方厘米大小的芯片上，并以微通道网络贯穿各个实验环节，从而实现对整个实验系统的灵活操控，承载传统化学或生物实验室的各项功能。微流控芯片的发展历程微流控芯片的发展一种高度集成的DNA测序芯片Blazej,R.G.etal.,PNAS2006,103,7240–7245.用于床边检测(POC)的微流控芯片理想的床边检测(POC)芯片检测性能（灵敏度、特异性…）检测通量适用范围制造成本易用性…内容提要微流控芯片的起源2微流控芯片的发展3微流控芯片体外诊断产品4国内外体外诊断市场简介1微流控芯片的发展微流控芯片的材质和加工微流控芯片免疫检测的模式微流控芯片免疫检测中的流体控制微流控芯片多指标免疫检测微流控芯片的材质常用的芯片材质a)E.Verpoorte,N.F.DeRooij,Proc.IEEE2003,91,930-953.b)L.Gervais,E.Delamarche,unpublishedc)A.W.Martinezetal.,AnalChem2010,82,3-10.d)J.Huftetal.,LabChip2010,10,2358-2365.e)D.A.Mairetal.,LabChip2009,9,877-883.微流控芯片制作方法硅、玻璃以及石英等材质：光刻蚀刻聚合物材质：模塑法注塑法LIGA技术激光烧蚀法软光刻法微流控芯片制作快速模塑法加工PDMS微流控芯片示意图微流控芯片免疫检测的模式模式分类：非均相•芯片微通道表面直接修饰•微球表面修饰（磁性、非磁性）均相•基于电泳分离的免疫检测非均相：芯片微通道表面直接修饰WenX,HeH,LeeLJ(2009)JImmunolMethods350:97–105非均相：磁性微球表面修饰MorozovVN,GrovesS,TurellMJ,BaileyC(2007)JAmChemSoc129:12628–12629非均相：非磁性微球表面修饰WangYC,HanJ(2008)LabChip8:392–394均相：芯片凝胶免疫电泳分析HerrAE,HatchAV,ThrockmortonDJ,TranHM,BrennanJS,GiannobileWV,SinghAK(2007)PNAS104:5268-5273微流控芯片免疫检测中的流体控制分类：电动流控制数字化微流控压力驱动流体控制•气阀•离心力被动毛细力流体控制电动流控制MohamadiMR,KajiN,TokeshiM,BabaY(2007)AnalChem79:3667–3672数字化微流控SistaRS,EckhardtAE,SrinivasanV,PollackMG,PalankiS,PamulaVK(2008)LabChip8:2188–2196SistaR,HuaZ,ThwarP,SudarsanA,SrinivasanV,EckhardtA,PollackM,PamulaV(2008)LabChip8:2091–2104气阀驱动的流体控制HenaresTG,MizutaniF,HisamotoH(2008)AnalChimActa611:17–30离心力驱动的流体控制LeeBS,LeeJN,ParkJM,LeeJG,KimS,ChoYK,KoC(2009)LabChip9:1548–1555被动毛细力驱动的流体控制GervaisL,DelamarcheE(2009)LabChip9:3330–3337微流控芯片多指标免疫检测基于表面微阵列的多指标检测微流控通道网络DNA介导固定的蛋白质抗体微阵列基于微球的多指标检测基于微流控通道网络的多指标检测BernardA,MichelB,DelamarcheE(2001)AnalChem73:8-12DNA介导固定的蛋白质抗体微阵列FanR,VermeshO,SrivastavaA,YenBKH,QinLD,AhmadH,KwongGA,LiuCC,GouldJ,HoodL,HeathJR(2008)NatBiotechnol26:1373-1378基于微球的多指标检测RieggerL,GrumannM,NannT,etal.,(2006)SensActuatorsA126:455–462基于磁性微球及生物条形码的多指标检测StoevaSI,LeeJ-S,SmithJE,RosenST,MirkinCA(2006)JAmChemSoc128:8378–8379内容提要微流控芯片的起源2微流控芯片的发展3微流控芯片体外诊断产品4国内外体外诊断市场简介1微流控芯片体外诊断产品手持式电化学临床血液分析仪检测范围：血气参数、电解质、凝集分析、血液学分析、血糖、心脏标志物...微流控芯片体外诊断产品AmicForecastchip微流控芯片体外诊断产品基于微柱的微流控芯片微流控芯片体外诊断产品芯片工作原理微流控芯片体外诊断产品Mixedassays-aNT-proBNPsandwichassayandacompetitiveCRPassayruninthesameflowchannel