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CB Insights 中国生命科学和医疗健康分析团队 分析师：徐迅捷 微流控技术与 MEMS（Micro Electromechanical System，微机电系统）的发展密不可分。早在 1959 年，Richard Feynman 教授提出了 MEMS 设想，其基本概念是用半导体技术将生活中的机械系统微型化，形成微型电子系统。1962 年，全球第一款微型压力传感器面世，随后在轮胎压力检测和有创血压计等方面有所应用。如今，MEMS 技术已经被运用到了军事、航空航天、生物医药、工业交通等各个领域，并依旧扮演者核心技术的角色，智能手机便是这项技术最常见的应用载体之一。 微流控芯片（Microfluidics Chip）则是通过 MEMS 技术将一个大型实验系统缩小细微至一个玻璃或者塑料基板上，经过复杂的生物学和化学反应过程的复制，快速自动完成实验。在这个过程中，样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元都集成到了一块微米尺度的芯片上，微米级尺度构造出了容纳流体的通道、反应室和其他功能部件，微米体积的流体经过操纵在微小的空间中运动，进而构建了一个完成的生化实验室，并且能够自动完成分析全过程的一项技术。 微流控技术的发展历史虽然并不长，却是一个涉及了工程学、 物理学、 化学、 微加工和生物工程等领域的交叉学科。微流控芯片是微流控技术的下游应用单元，是当前微全分析系统领域发展的重点。 图 ｜ 微流控技术发展史 为什么说微流控芯片是体外检测的香饽饽？此次疫情期间，“医生的眼睛”体外诊断让新冠病毒速速现形，社会各界对体外诊断的认知也更加深入。在疫情高峰期，“一盒难求”，实验室超负荷运转、医护人员没日没夜奋战在检测线的新闻屡见不鲜。高精确度、高自动化的体外检测的需求度愈发凸显。微流控技术在生化、免疫、核酸、细胞等诊断技术上的应用所具备优势恰恰能解决行业痛点。 图 ｜ 微流控芯片检测技术的优势，高分析效率、高精确度、集成化、自动化和节能环保等优势于一身。 微流控检测领域应该关注哪些企业？得益于体外诊断的较早发展，欧美市场的微流控技术起步较早，经验积累更加丰富。因此微流控技术的相关产品也在欧美得到了较为成功的商业化。传染病、基因测序、蛋白、PCR(聚合酶链式反应) 等领域均有体现，POCT（即时检验）领域则将微流控技术的小型集成化特点展现得淋漓尽致。雅培床旁诊断业务的王牌产品——手持式血液分析仪 i-STAT 系统就是微流控芯片在 POCT 领域成功商业化的典型代表。微流控技术实现了少量采血、精准、迅速检测，普通项目在 2 分钟内就可以得到结果，而对患者的脑卒中、心梗等疾病进行诊断最长也只需要 10 分钟，在急诊急救、产科、家庭检测等多个应用场景应用自如，一卡多用，又防止交叉污染，为患者的诊疗节约了宝贵的时间。 欧美市场的微流控芯片技术头部企业纷纷被体外诊断 Roche（罗氏）、Abbott（雅培）和 Danaher（丹纳赫）等企业收购，体外诊断产业资本不断涌入微流控技术行业，微流控检测将越来越广泛地被应用到体外诊断检测中去。 同时，国内企业也纷纷布局，国内研发微流控芯片的公司中，大部分企业都投身于该技术的体外诊断领域应用。一方面以博晖创新、万孚生物为代表的的国内体外诊断企业出海淘金，另一方面国内本土企业也积极入场，以头部企业微点生物为代表的的企业表现亮眼，其他的企业也在自研自销和融资发展的路上跑步入场。 如何抓住微流控技术在医疗领域应用的机遇和挑战？《“十三五”国家科技创新规划》、《“十三五”生物技术创新专项规划》等政策将微流控芯片纳入与新一代生物检测技术深度绑定。社会资本在价值导向的引领下对有较高科技性的企业更加青睐，微流控技术在中国的发展可谓是处处春风。 但是我们仍然应该重视微流控技术的研发周期长、研发进度慢、研发成本高等难题带来的挑战。 图 ｜ 微流控技术在医疗领域应用中常见的难题 面对这些挑战，分阶段进行微流控技术在医疗领域的应用则更加符合中国国情。第一阶段，可以以 POCT 为主，突出微流控技术在 POCT 应用上的简单可靠。加强样品处理自动化，流体操控能力，将微流控技术的潜力发挥出来。第二阶段，可以在高通量单细胞操控、数字 PCR、下一代基因测序设备上开展更广泛的应用，突出与微电子、临床医学等多学科实叉的特性，将流体的主动操控进一步扩大化实现。第三阶段，与器官芯片、生物 3D 打印等为代表的新技术联用，创造更多颠覆性诊疗技术。 “学-研-产-投”多管齐下，则会直接促进科研成果商品化、商品产业化，会让微流控技术在产业应用中显现更多生机。随着多学科交流、不同领域专家合作的加强，微流控产品的商业量产化将变为现实。未来的微流控芯片将更加可靠、更便于重复使用、更低成本、更便于大批量生产，微流控技术的发展将实现新的增长。 -End- |
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