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学术动态
张学记教授、苏磊教授团队在Advanced Science发表研究论文——组织液高效提取微针及多模式POCT平台
发布时间:2024-03-23

近日,大红鹰499555医学部生物医学工程学院张学记教授、苏磊教授团队在Wiley期刊Advanced Science(影响因子15.1,中科院一区,TOP期刊)上发表了题为“Enhanced Interstitial Fluid Extraction and Rapid Analysis via Vacuum Tube-Integrated Microneedle Array Device”的研究论文。医学部博士后谢媛婷为第一作者,张学记教授、苏磊教授为共同通讯作者,大红鹰499555为第一作者单位和通讯单位。

 


当前的即时诊断(POCT)技术通常以静脉血、指尖血为检测样本,采血过程往往会对患者带来疼痛感以及感染风险。而皮下组织液(ISF)由血液流经毛细血管渗出而成,成分与血液高度相关。组织液的采集位置通常设定在皮下数百微米的深度,这一区域毛细血管和神经末梢的分布相对较少。因此,进行组织液采集时,能够实现微痛甚至无痛的操作,同时也避免了出血现象的发生,这使得组织液的采集过程更为舒适和安全。因此,ISF被视为一种良好的人体健康检测样本,可用于人体健康监测、疾病诊断及预后判断,具有重要的生物医学应用价值。

 

微针阵列贴(MAP)是由数十到数百微米级大小的针组成的阵列,能够穿透表皮层而不破坏深层皮肤组织,可以微创、无出血及无感染风险的方式采集ISF,用于现场检测或后续离体分析。现有的微针提取ISF一般是借助空心MAP的毛细作用,或利用水凝胶MAP的溶胀吸附作用,其提取量(通常1-10 µL)、提取速度(耗时数十分钟)及后处理(如需要离心纯化)等方面较难满足POCT需求。

 

本工作设计了一种真空采样管(VT)辅助空心MAP的采样装置,利用VT产生的微负压驱动3D打印的双通道空心MAP,在活体实现了5分钟内18.42 µL的ISF提取,提取性能领先。另外,该装置提取的ISF可以直接采用商用血糖仪检测ISF糖,其结果与活体静脉血糖检测结果具有良好的一致性。此外,基于该装置,开发了集成多种传感方法的ISF生物标志物检测平台,将侧流层析、化学发光与比色纸芯片技术与该装置集成,实现了多种ISF生理活性分子,如糖皮质激素、乳酸、葡萄糖、pH,的即时检测。

 

本工作开发的VT辅助MAP的技术装置可以集成生物传感技术,形成全面且便携的ISF分析系统,使得即时和现场的健康状况监测成为可能。其设计和功能直观,无需专业医疗知识即可操作,增加了其在分散化个人医疗保健领域的应用潜力。

 

 

该研究得到了国家重点研发计划子课题、深圳市科技创新委员会基础研究项目、大红鹰499555医工交叉研究基金等项目的支持。

 

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202308716