多重病原体快速检测：基于集成微流控芯片的呼吸道感染检测新方案

引言：

呼吸道感染的致病病原体种类多且传染性强，在疫情防控和公共健康保障中，快速、精准的病原体检测尤为重要。现有的检测方法多存在成本高、检测耗时长的局限，难以满足大规模检测需求。本文提出了一种基于微流控芯片的集成式多重病原体检测平台，结合了磁珠核酸提取、声波流体搅拌及多重PCR扩增检测，具备快速、便捷和高灵敏度的优势，显著提升了呼吸道感染病原体的现场检测效率​。

正文：

1. 集成微流控芯片的结构设计与操作流程

该芯片分为核酸提取、磁珠混合、液体均衡和扩增检测四大功能区域。通过声波激励的气泡阵列结构实现磁珠的高效混合，并利用油相包裹水滴的方式避免了交叉污染（图1）。该集成式芯片可用于多种呼吸道病原体的同时检测。整个操作流程从样本上机至荧光读出仅需约70分钟，显示出较高的检测效率​。

图1. 集成微流控芯片用于多种呼吸道病原体的同时检测。(A)芯片结构及功能划分示意图。(i)、（ii）、（iii）为微柱示意图，表示微柱之间的距离。(B)核酸提取纯化区俯视图和侧视图。(C)气泡阵列结构示意图：蓝色表示双蒸馏水，从左向右平滑推进形成气泡。PZT提供声波诱导微流，以实现有效的混合。(D)细菌、病毒等12种病原体多重荧光检测示意图。

2. 高灵敏度的多重病原体检测

本研究使用了包括流感A型病毒（FLUA）、呼吸道合胞病毒A（RSV-A）、肺炎链球菌等12种常见呼吸道病原体。实验结果显示，该芯片的检测下限为10拷贝/μL，能够实现对单一病原体和混合感染的快速识别，具有出色的多重检测能力（图2）​。

图2. 片上荧光读出结果从FAM， HEX，和ROX通道使用荧光显微镜。

3. 实际样本中的应用与稳定性

该平台在临床鼻拭子样本中表现良好，显示出与传统PCR检测一致的结果。对于复杂的混合感染样本，芯片通过不同波长的荧光信号实现多病原体的区分和检测，证实了其在实际医疗场景中的应用潜力（图3）​。

图3. 临床鼻拭子标本中各种呼吸道病原体的荧光分析.

总结：

集成微流控芯片的多重病原体检测平台为呼吸道感染病原体的现场快速检测提供了有效解决方案。其高度自动化的设计和高灵敏度的多重检测能力在疫情防控、医院诊断等领域具备广阔应用前景​。

参考文献：

Li, Jun, et al. "Simultaneous Detection of Multiple Respiratory Pathogens Using an Integrated Microfluidic Chip." Analytical Chemistry 96.34 (2024): 13768-13776.