微流控生物芯片快速疾病筛查：西浦学者为HIV病毒检测提供更优方案
2021年06月28日
近日，西交利物浦大学智能工程学院宋鹏飞老师课题组与加拿大多伦多大学刘新宇教授课题组联合开发了一种能够快速筛查HIV病毒的微流控生物芯片，这项研究发表在国际生物传感器与生物电子学领域权威期刊Biosensors and Bioelectronics上。
传统的HIV病毒检测是在专业的临床实验室进行的，需要数小时甚至数天才能得到结果，常给患者带来长时间的焦虑和压力，甚至延误治疗。而小型灵敏的生物传感器仅需半小时左右就可以快速检测出疾病相关的生物标记物，尤其适用于医疗资源不足的地区，可就近为患者提供可靠检测，加快疾病的早期诊断，让患者及时得到治疗。
宋老师的研究方向主要集中在微流控领域，即在微尺度下对流体进控制。微流控是一种非常适用于开发医学检测装备的工具，可以用更小体积的样品来完成测定反应，不但可以节省成本，而且由于样品量小，反应时间也会更短，能够更快得到检测结果。
据宋老师介绍，灵敏度是生物传感器能否准确检验疾病的决定条件之一，而提高灵敏度的方法有很多，他们的传感器则是使用了一种新型的自卷曲三维纳米结构。
“我们微流控传感器的核心传感材料是一种化学性质稳定的半导体材料，通过在材料沉积过程中对内部应力进行精确控制，使其从基底释放后，在内应力的驱动下自行卷曲形成三维管状结构，从而形成我们独特的微流控微管传感器。这种卷曲的微管结构面积小，具有批量制造的潜力并可集成到检测通道中，且微管本身也自然形成一个通道，方便传输样本进行检测。并且，在这项研究中我们对HIV抗体进行的是无标记检测，步骤较少、操作简便，可以让检测速度更快，结果更准。”他解释道。
(图片说明：微流控通道内该生物传感器的原理图)
宋老师认为，让生物传感器的灵敏度更高，提高检测的准确率，在生物标记物浓度较低的情况下就捕捉到它的踪影，能够帮助病人更早发现问题，而“早发现、早干预、早治疗”是降低治疗成本的重要方式之一。
据了解，该工作由西浦与加拿大多伦多大学、加拿大麦吉尔大学、美国密歇根大学的科研人员共同合作完成，宋鹏飞老师的工作得到了西浦校内科研基金RDF和PGRS的支持，他也是本文的第一作者，西浦2020级博士生段思璇为共同作者， 刘新宇教授为通讯作者。
智能工程学院院长林永义教授表示：“我们非常高兴能够看到越来越多的年轻教师在国际期刊上发表高质量的论文，进行可以切实帮助到人们，有社会责任的研究。”
该研究题为“卷曲式氮化铟微管微流控场效应晶体管生物传感器”（A Microfluidic Field-Effect Transistor Biosensor with Rolled-Up Indium Nitride Microtubes），已发表于《生物传感与生物电子》（Biosensors and Bioelectronics ）期刊，影响因子为10.25。
（记者：金画恬 编辑：寇博 图片提供：宋鹏飞）
2021年06月28日