憑借高通量的樣品處理效率和快速準確的分析速度，微流控器件在液體活檢領域得到廣泛研究?；诖?，近期，山東大學蔣妍彥課題組在Advanced Materials Technologies期刊上發(fā)表了題為“Microfluidic Chips Fabrication and Integration for Tumor-Derived Exosomes Detection”的綜述性論文，基于腫瘤源性外泌體的檢測應用，分別介紹了通道微流控、液滴微流控、水凝膠微流控和紙基微流控器件的微通道制造工藝、材料及與微流控有良好兼容性且具有臨床應用潛力的分析方法。

圖1 基于微流控器件在外泌體檢測中的應用進展

該綜述首先回顧了目前的腫瘤源性外泌體生物標志物。外泌體攜帶母細胞指紋蛋白、調(diào)節(jié)腫瘤表達微環(huán)境的金屬蛋白酶和調(diào)節(jié)受體細胞基因表達的microRNAs（miRNAs）等，并廣泛分布于幾乎所有體液中。研究表明，外泌體與腫瘤病理發(fā)展過程密切相關，并被認為是頗具潛力的生物標志物。研究認為腫瘤源性外泌體標志物主要包括蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)三類，該綜述從生物發(fā)生和癌癥診斷中的價值兩方面分別對其展開介紹，并歸納其在檢測應用中的特點。

在外泌體檢測應用中，微流控器件通常設計為集微納通道、反應室和分析模塊為一體的集成裝置。其中，上游微通道作為樣品純化富集的場所，具有微納米尺度的復雜形狀和較大的比表面積，因此其物理設計質(zhì)量對器件分析性能有重要影響。鑒于此，該綜述將微流控器件依據(jù)微通道物理設計分為通道微流控、液滴微流控、水凝膠微流控和紙基微流控四大類型，并分別概述在制造過程中采用的典型材料和制造工藝，以及各自在應用中的特點。

目前，通道微流控和液滴微流控憑借更成熟可控的流體操縱技術優(yōu)勢在該領域占主導地位。其中，通道微流控多采用無機材料結(jié)合光刻技術和3D打印技術，將微通道設計為具有特殊形狀的凹槽通道，如圖2所示。為更有效的利用微通道中流體層流特性進行非破壞性分選，有研究在凹槽內(nèi)周期排列了具有不同形貌合尺寸的納米柱，大大提高外泌體捕獲效率。

圖2 用于外泌體檢測的通道微流控物理設計



圖3 兩種液滴微流控器件的幾何結(jié)構(gòu)

此外，分析策略是實現(xiàn)外泌體檢測的重點，然而其在微流控平臺的集成除了考慮檢測的有效性外還需考慮與上游微通道的兼容性。該綜述從微流控集成的兼容性出發(fā)，分別總結(jié)了與四種微流控平臺適配的分析模塊，填補了該領域的空白。在四種微流控器件中，通道微流控可集成的分析模塊類型最為廣泛，其與熒光和拉曼等化學編碼分析策略集成的研究較多。近年來，研究人員提出將熒光檢測與即時檢測（POCT）策略相結(jié)合的光學定量技術，該技術支持在智能終端設備上直接讀出檢測信號，具有便攜、高效的優(yōu)勢，有望用于臨床診斷。

圖4 利用拉曼微流控芯片進行外泌體檢測

總體而言，微流控器件在外泌體檢測領域的研究可關注以下幾個方面：

（1）建立外泌體評價標準體系?？紤]到外泌體的異質(zhì)性，明確具體生物標志物的類型、測定的濃度閾值以及分析數(shù)據(jù)的標準化過程是必要的。

（2）提高微通道的加工精度。許多對單個外泌體的絕對定量分析方法需要結(jié)構(gòu)合理的微通道的支持。因此，通過模擬流體運動狀態(tài)設計微通道形狀，開發(fā)高性能納米材料（貴金屬團簇、量子點和納米酶）并將其與先進制造技術相結(jié)合以優(yōu)化微通道設計，將有助于改善檢測效果。

（3）開發(fā)更精確的分析模塊。利用微流控高通量樣品處理的優(yōu)勢，設計多重分析策略將提高檢測的準確性。如外泌體的多種標志物同時檢測策略或外泌體-腫瘤細胞聯(lián)合檢測策略等。

審核編輯：劉清