近日,我院葛晨晨助理教授团队联合复旦大学附属华山医院、广州医科大学金域检验学院、澳大利亚昆士兰大学等单位,在自动化微流控核酸检测方向取得新进展。相关研究成果以“From lab to clinic: A portable and automated microfluidic nucleic acid detection instrument for rapid STI pathogen identification”为题,发表于Biosensors and Bioelectronics期刊。
性传播疾病是全球公共卫生领域长期关注的重要问题。临床上,淋病奈瑟菌、解脲脲原体、沙眼衣原体等病原体常与生殖系统感染密切相关,快速、准确识别病原体对于及时诊断、规范治疗和降低传播风险具有重要意义。传统PCR检测虽然应用广泛,但在部分临床场景中仍存在设备依赖度高、操作流程复杂、检测周期较长等问题,限制了快速现场检测和基层医疗应用的效率。
针对上述问题,研究团队开发了一套便携式、自动化微流控核酸检测系统。该系统将自动化核酸提取、多重荧光定量PCR扩增和荧光信号检测集成于单一设备中,通过旋转阀、柱塞辅助微流控芯片和自动化控制模块,实现从样本处理到结果输出的闭环检测流程。整个检测过程可在40分钟内完成,并显著减少人工操作步骤,有助于降低对专业实验室环境和熟练技术人员的依赖。

图1.微流控芯片卡盒及全自动微流控核酸检测仪器的设计与外观。(A)芯片卡盒设计图、 芯片卡盒实物外观、旋转阀结构设计与外观。(B)仪器内部结构与仪器整体外观。
在性能验证方面,该平台可同时检测淋病奈瑟菌、解脲脲原体和沙眼衣原体三种常见性传播感染相关病原体。研究结果显示,该系统对三种目标病原体的检测限分别达到360 copies/mL、140 copies/mL和290 copies/mL,并在较宽浓度范围内保持良好的线性检测能力。临床样本验证中,研究团队对阴性样本(9例)、单一感染样本(17例)、双重感染样本(5例)及三重感染样本(2例)进行了检测,检测结果与临床检测结果保持100%一致,体现出良好的灵敏度、特异性和多重检测能力。

图2.全自动微流控芯片仪器检测淋病奈瑟菌(A-C)、解脲脲原体(D-F)、沙眼衣原体(H-J)的检测限及线性范围分析。
该研究不仅展示了微流控技术与分子诊断方法深度融合的应用潜力,也为便携式、自动化、封闭式核酸检测平台的临床转化提供了新的技术路径。论文指出,该封闭式系统可有效减少PCR产物气溶胶污染风险,并适用于门诊、急诊、社区医疗机构等对快速检测有需求的场景。未来,研究团队将进一步面向高通量样本处理和自动化批量检测需求优化系统设计,推动相关技术在更广泛临床场景中的应用。
本研究获得广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划项目、广东省普通高校创新团队项目、国家自然科学基金等项目支持。