低成本基因測序給個性化醫療帶來了變革，同樣，低成本的微流控芯片也會給醫學診斷帶來變革。近日，斯坦福大學的研究人員開發出了成本僅需1美分的“實驗室芯片”技術，能夠在無標記的情況下分析細胞，還有望通過檢測血液中循環腫瘤細胞來早期診斷癌癥。

在2017年劍橋健康科技研究所會議，專家們曾表示基于CTCs的液體活檢技術主要局限于它的成本，開發基于微流控芯片的技術可以繞開成本障礙。2月6日，斯坦福大學醫學院的研究人員在PNAS上展示了低成本且可重復使用的“實驗室芯片”。借助常規噴墨打印機，該技術或可實現“1美分”的早期癌癥診斷。

芯片組成：兩個系統

結合微流控技術、電子技術和噴墨打印技術，“芯片實驗室”由兩部分組成。第一個部分是透明硅酮微流體室，用于容納細胞和可重復使用的電子條帶，第二部分是一個常規的噴墨打印機，利用市售的導電納米顆粒油墨將電子條帶印刷到柔性聚酯片材上。

本文第一作者，斯坦福大學基因組學技術中心的Rahim Esfandyarpour博士表示，該產品擺脫了檢測對潔凈環境的依賴以及減少設備制造對專業培訓人員的需求。

無需標記細胞，生產成本低耗時短

作為一個多功能平臺，“芯片實驗室”的優勢之一是無需熒光或磁性標簽追蹤細胞便能分析不同的細胞類型。芯片根據其固有的電特性來分離細胞：當在噴墨打印條上施加電勢時，微流控室中的細胞根據不同的“極化度”被拉向不同方向。用這種無標簽的方法來分析細胞，大大地提高了精度，并且削減了冗長的標記過程。

該設備的目的是對小體積樣本進行各種檢測。研究人員表明，該裝置可以幫助捕獲單個細胞混合物、分離稀有細胞以及根據細胞類型來計數。

一個芯片的生產大約只需要20分鐘，成本低至1美分。與執行同樣功能的其他技術相比，多功能“芯片實驗室”的成本降低了一個數量級。

有望實現癌癥早期檢測

與低成本基因測序給個性化醫療帶來的顛覆一樣，低成本的微流控芯片使診斷民主化。低成本測序技術使臨床醫生能夠通過測定腫瘤DNA序列來確定突變，從而制定個性化的治療方案。同樣，“芯片實驗室”或可通過檢測血液中循環腫瘤細胞來早期診斷癌癥。

本文通訊作者，斯坦福大學基因組學技術中心主任、生物化學和遺傳學教授 Ron Davis博士表示，與低成本基因組測序一樣，這種技術會給醫學診斷帶來一場變革。基因組計劃已經改變了許多的藥物治療方式，研究人員希望更便宜、更便捷的技術能夠得到使用。

終極目標：改善全球疾病診斷能力

低成本的“芯片實驗室”技術在提高全球疾病診斷方面有很大的潛力，尤其是對發展中國家而言。由于早期診斷水平較低，低收入國家乳腺癌患者的存活率只有40%，是發達國家的一半。在發展中國家，其他致命疾病，如瘧疾、肺結核和HIV也有比較高的發病率，并且治療效果都比較差。低成本診斷技術的發展可以幫助扭轉這一局面。Esfandyarpour博士表示，早期檢測能夠給疾病的治療帶來最佳機會，因此，成本低至1美分的研發成果意義重大。

這項技術不僅能夠促進醫療保健，還能加快基礎研究和應用研究的發展。它能夠讓科學家和臨床醫生在較短的時間內分析更多的細胞，利用干細胞來實現高效的基因轉移以及發展更具有成本效益的疾病診斷方法。該研究小組希望“芯片實驗室”能夠給醫療診斷帶來變革。Esfandyarpour 相信，這項技術會為研究人員打開一扇窗戶。