En ny publikation från Opto-Electronic Advances behandlar vetenskapliga och tekniska framsteg inom området för mikrochipavbildningscytometri (MIC) och visar tillämpningarna av mikrochipsavbildningscytometri som kan ge mer ekonomisk, lättanvänd och tillgänglig sjukvård för allmänheten.

Den ekonomiska globaliseringen och den åldrande befolkningen i många länder i världen skapar ett enormt behov av snabba och kostnadseffektiva laboratorietester. Under de senaste två åren har hela världen tagit itu med utmaningar från covid-19-pandemin. Den allmänna befolkningen i många länder tar rutinmässigt nukleinsyratester och/eller snabba antigentester för screeningsändamål. Vårdpersonal är i behov av mer ekonomiska och lättanvända diagnostiska testverktyg för att stödja sin vårdpraxis. Folkhälsomyndigheter behöver också kraftfulla diagnostiska verktyg för att hjälpa dem att fatta viktiga politiska beslut.

I ett typiskt klinikbesök går laboratorietester igenom procedurer som laboratorierekvisition, provinsamling, provbearbetning och rapportering. Den genomsnittliga handläggningstiden kan variera från flera timmar till flera dagar. För många sjukdomsdiagnoser och övervakning som kräver omedelbar information och snabbt beslutsfattande kunde den traditionella tekniken och arbetsflödet inte effektivt uppfylla de kliniska behoven.

Samtidigt finns alternativet "snabb testremsa" som COVID-antigentestremsan och hCG-graviditetstestremsan som ger omedelbara testresultat. Dessa snabba testremsor blir ett viktigt diagnostiskt verktyg för screening och övervakning, även om appliceringen av testremsorna vanligtvis är begränsad till kvalitativa tester. Dessutom, på grund av deras relativt lägre analytiska känslighet, kunde dessa snabbtestremsor inte upptäcka biomarkörer som har en låg mängd i provet. Därför finns det ett växande behov av att utveckla ett kvantitativt, lättanvänt och tillgängligt diagnostiskt instrument och reagenser.

Med tanke på de framväxande hälsovårdsbehoven kommer forskare och ingenjörer kontinuerligt på kreativa diagnostiska lösningar med hjälp av en mängd olika tekniska tillvägagångssätt. Bland dessa tekniker blir mikrofluidik ett mycket värdefullt tillvägagångssätt för att potentiellt möta många av kraven. Microchip-avbildningscytometri baserad på mikrofluidisk teknologi är en sådan innovativ analytisk plattform som kan förändra landskapet för det kliniska laboratoriets testområde.

Microchip Imaging Cytometry (MIC) är en plattformsteknik som snabbt kan detektera och analysera mänskliga biokemiska substanser som celler, proteiner och nukleinsyror. MIC-enheter har attributen portabilitet, kostnadseffektivitet och anpassningsförmåga samtidigt som de tillhandahåller kvantitativa mätningar för att möta behoven av laboratorietester i en mängd olika vårdmiljöer. Baserat på användningen av mikrofluidchip kräver MIC mindre prov och kan slutföra provberedningen automatiskt. Därför kan de tillhandahålla kvantitativa testresultat helt enkelt med hjälp av ett fingersticksprov. Den minskade reagensförbrukningen och den minskade formfaktorn bidrar också till att förbättra tillgängligheten och överkomliga priser för sjukvårdstjänster i avlägsna och resursbegränsade miljöer.

Artikeln granskar anmärkningsvärda kliniska tillämpningar av MIC-teknologier, såsom övervakning av HIV-patienter, screening av sicklesjukdom, diagnostik av infektionssjukdomar, etc. Beroende på nivån på automatisering och bildfångstformat, klassificerades MIC-enheter i tre metoder:Static-chip- static-fluid (SCSF), Static-chip-moving-fluid (SCMF) och Moving-chip-static-fluid (MCSF). Ljusfältsavbildning, fluorescensavbildning och linsfria avbildningstekniker har antagits i MIC-system. Bildinsamlingstekniker som tidsfördröjningsintegrering och temporärt kodad excitation visades uppnå högre känslighet vid detektering av snabbrörliga objekt i låga ljusnivåer.

Jämfört med traditionella flödescytometrar analyserar MIC objekt som celler och partiklar genom en relativt bred och ytlig mikrofluidisk chipkanal. Som ett resultat av den banbrytande utvecklingen av halvledarsensorenheter och informationsteknologi under de senaste åren, kan ljuskällan och bildåtergivningskomponenterna i MIC också uppnå högre optoelektronisk prestanda.

Tack vare innovationen och utvecklingen av bioteknik, mikronanotillverkning, halvledarmaterial, informationsteknologi och andra områden kommer MIC att hitta viktigare kliniska testapplikationer i framtiden och främja utvecklingen av mer ekonomiska, lättanvända, och tillgängliga behovstester.

De senaste framstegen inom fotonik, integrerad optik och bildteknik lovar att öka känsligheten och funktionaliteten hos MIC-system samtidigt som de minskar deras storlek och kostnad. Färger kan differentieras direkt på kisel CMOS bildsensorer med hjälp av flera tekniker. Framsteg mot detektorer med högre känslighet har också gjorts genom att integrera enfoton lavindioder i standard CMOS med mikrofluidsystem.

Utvecklingen av MIC-enheter bör fokusera på följande aspekter:1) enheten ska vara portabel för att passa det diagnostiska syftet i olika vårdscenarier, 2) enheten ska vara lätt att använda och ge prov-till-svar-resultat snabbt (t.ex. 15 minuter), 3) mikrofluidaggregatet bör innehålla förladdade reagenser och vara av engångstyp. Dessutom måste den analytiska prestandan hos MIC-enheter, såsom känslighet, noggrannhet, precision, robusthet, uppfylla vissa testkrav. I processen med design och utveckling av instrument och reagens måste alla dessa aspekter beaktas. Därför måste ingenjörsdesign och utveckling hitta den sofistikerade balansen mellan komplexitet, prestanda och kostnad, för att möta behoven inom sjukvården och gynna fler patienter. + Utforska vidare

Ny lågkostnadsenhet upptäcker snabbt hepatit C-infektion