快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)病原微生物對(duì)于疫情防控和保障人民生命健康具有重大意義。近幾年，研究者們通過(guò)合理地設(shè)計(jì)微流控芯片，將Elveflow微流控技術(shù)與各種檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種用于病原微生物檢測(cè)的技術(shù)方法。相較于傳統(tǒng)的病原微生物檢測(cè)技術(shù)，Elveflow微流控檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，具有操作人員技術(shù)要求不高、樣本需求量少和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種復(fù)雜環(huán)境下病原微生物的精準(zhǔn)、快速檢測(cè)。本文對(duì)Elveflow微流控技術(shù)在病毒、細(xì)菌、真菌、衣原體及支原體等病原微生物的檢測(cè)應(yīng)用進(jìn)行了綜述，以期為病原微生物的檢測(cè)提供研究思路，促進(jìn)微流控技術(shù)在病原微生物檢測(cè)中的發(fā)展，提高對(duì)疾病的預(yù)防和控制能力。
微流控（microfluidics）指的是使用微管道（尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米）處理或操縱微小流體（體積為納升到阿升）的系統(tǒng)所涉及的科學(xué)和技術(shù)。Elveflow微流控系統(tǒng)通常包含閥門、微通道、反應(yīng)室、壓力系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)控制微流控裝置內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等功能。Elveflow微流控技術(shù)能夠控制微小流體，整合多種反應(yīng)，其在病原微生物檢測(cè)中可以在微觀水平上精確控制樣品體積并減少體內(nèi)和體外環(huán)境之間的差異，進(jìn)而達(dá)到縮短反應(yīng)時(shí)間和降低檢測(cè)成本的目的，具有快速、準(zhǔn)確、樣品消耗少等優(yōu)點(diǎn)，為病原微生物的檢測(cè)提供了廣闊的前景。
基于Elveflow微流控技術(shù)的病毒檢測(cè)方法主要針對(duì)病毒細(xì)胞數(shù)量、表面特異性蛋白和特異性核酸片段來(lái)開(kāi)展檢測(cè)。基于病毒細(xì)胞培養(yǎng)的空斑測(cè)定法是病毒鑒定和診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但存在通量低、所需樣品量大等問(wèn)題，因此 Su 等設(shè)計(jì)了可以同時(shí)培養(yǎng)5種病毒的聚二甲硅氧烷芯片，該芯片系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了病毒的高效鑒定，還完成了病毒的分離和抗病毒藥物的篩選，具有通量高和檢測(cè)樣本量少的優(yōu)點(diǎn)。
為了在Elveflow微流控檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)多靶標(biāo)蛋白的靈敏識(shí)別，Guan 等設(shè)計(jì)了一個(gè)集成兩種單克隆抗體（mAb）的微流體系統(tǒng)，用于腸道病毒71（EV71）的靈敏檢測(cè)。該系統(tǒng)將EV71 的主要衣殼蛋白VP1 的單克隆抗體1F4 和2H2 分別與羧基官能化磁珠和羧基官能化量子點(diǎn)偶聯(lián)，最后通過(guò)熒光強(qiáng)度來(lái)直接評(píng)估靶標(biāo)蛋白的濃度。該微流體系統(tǒng)在30 min 內(nèi)對(duì)VP1 的檢測(cè)限（LOD）達(dá)到10pg/mL，與使用相同抗體的夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)的結(jié)果（310 pg/mL）相比，提升了31 倍。
細(xì)菌是許多疾病的病原體，可以通過(guò)皮膚、消化道、呼吸道、血液等方式傳播疾病，具有較強(qiáng)的傳染性。快速、高靈敏、高特異性的病原菌現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)已成為迫切需要，現(xiàn)有的細(xì)菌檢測(cè)方法存在操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題，無(wú)法滿足即時(shí)檢測(cè)的需求；微流控芯片技術(shù)由于其小型化、便攜性好和低試劑消耗，為各分析物提供了一種方便、快捷的檢測(cè)工具。
為了進(jìn)一步提高靈敏度，Kao 等研究了一種新型的微流控免洗熒光原位雜交（FISH［24］）液滴檢測(cè)系統(tǒng)。其將樣品與試劑混合并裝入微流體盒中，通過(guò)離心使微流體乳化，將樣品制成微液滴用于細(xì)菌包封，使用鎖定核酸的LNA/DNA 分子信標(biāo)和基于NaCl 尿素的雜交緩沖液，然后進(jìn)行原位滲透、雜交和信號(hào)檢測(cè)。該檢測(cè)系統(tǒng)以大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和奇異變形桿菌為對(duì)象進(jìn)行驗(yàn)證，檢測(cè)限為3×103 bacteria/mL，該系統(tǒng)達(dá)到單細(xì)胞靈敏度水平。
真菌感染可導(dǎo)致嚴(yán)重的臨床結(jié)果，如引發(fā)多器官衰竭和感染性休克，因此對(duì)真菌的快速檢測(cè)是治療真菌感染疾病的關(guān)鍵。常規(guī)真菌檢測(cè)方法包括血培養(yǎng)、平板培養(yǎng)和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這些方法普遍存在耗時(shí)長(zhǎng)、需要昂貴設(shè)備等問(wèn)題。隨著Elveflow微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家將微流控芯片與真菌檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更高的檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。Soares等報(bào)道了一種新型的超快速單步熒光競(jìng)爭(zhēng)性免疫分析方法，利用Elveflow微流控室中固定的、經(jīng)功能化納米多孔瓊脂糖珠修飾的蛋白質(zhì)來(lái)檢測(cè)黃曲霉素B1，檢測(cè)時(shí)間為2 min，檢測(cè)限為1 ng/mL。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)真菌的靈敏檢測(cè)，Schell 等開(kāi)發(fā)了一種數(shù)字微流控實(shí)時(shí)PCR 平臺(tái)，用于檢測(cè)血液中白色念珠菌的DNA，與金標(biāo)準(zhǔn)法相比，總靈敏度達(dá)到94%。隨著各種真菌毒素特異性單克隆抗體的開(kāi)發(fā)以及針對(duì)單一或多種真菌毒素的免疫親和柱的建立，Elveflow微流控芯片高通量、高靈敏度、靈巧和快速的優(yōu)勢(shì)將在真菌的同步檢測(cè)中更加突出。
從整個(gè)微流控技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展角度來(lái)，未來(lái)隨著材料科學(xué)與電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，多重信號(hào)放大融合的多靶標(biāo)檢測(cè)的微流控平臺(tái)可能開(kāi)辟出更有發(fā)展應(yīng)用前景的POCT 新途徑：（1）多納米技術(shù)與新材料的融合。臨床診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)中的許多樣品都比較復(fù)雜，其中存在多種不同的物質(zhì)，由于背景信號(hào)較強(qiáng)，可能會(huì)干擾檢測(cè)過(guò)程。集成先進(jìn)的納米技術(shù)有利于樣品的富集，同時(shí)選擇用于信號(hào)轉(zhuǎn)換的材料可以大大提高微流控傳感的效率。（2）同時(shí)分析多種不同類型重要生物標(biāo)志物。在臨床診斷、治療和預(yù)后中，進(jìn)行多靶標(biāo)檢測(cè)以確保準(zhǔn)確評(píng)估是必不可少的。因此，將蛋白質(zhì)、核酸等多種生物標(biāo)志物的檢測(cè)以全自動(dòng)的方式整合到一個(gè)平臺(tái)上，不僅可以在不同層面提供有價(jià)值的疾病信息，提高檢測(cè)的可信度，還可以促進(jìn)POCT 的實(shí)際應(yīng)用。合理設(shè)計(jì)的Elveflow微流控芯片，結(jié)合先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和多功能材料，有望實(shí)現(xiàn)廣泛的臨床應(yīng)用。

審核編輯 黃宇