即時檢測（POCT）是一類在患者床邊或附近場所（如急診室、社區診所或家庭）使用的快速診斷方法。其主要特點是不依賴中心實驗室，使得“現場采樣、現場出結果”的模式成為可能。因此，即使在資源有限的環境中，非專業人員通過POCT工具也能快速得出檢測結果。到目前為止，POCT發展迅速，已應用于多個領域，包括醫學診斷、藥物檢測、運動醫學、公共衛生管理、環境監測、食品安全和公共安全等。小分子生物標志物通常指分子量相對較低的生物分子，包括代謝物、激素、氨基酸、核苷酸、脂質等。與DNA和蛋白質等其他生物標志物相比，小分子生物標志物是基因表達的最終產物。它們的存在或濃度變化與可觀察到的表型（包括疾病狀態和藥物反應）的相關性更直接。因此，小分子生物標志物具有更直接的功能相關性、更高的動態敏感性，并且與病理生理過程的聯系更緊密。由于分子量小，小分子生物標志物更容易分布到汗液、唾液、尿液等易于獲取的生物樣本中，為無創POCT的發展提供了便利，并顯著提高了樣本采集的可及性和穩定性。因此，開發針對小分子生物標志物的POCT是一個理想的方向。然而，小分子生物標志物的檢測仍面臨挑戰。微流控芯片可以作為解決這類問題的有效工具。微流控芯片被定義為構建在僅幾平方厘米芯片上的化學或生物實驗室，能夠將多個步驟（包括樣品制備、混合、反應、分離、裂解和檢測）集成到單個芯片上。微流控芯片具有微通道的固有優勢，并且具有成本低、便攜性強和試劑消耗少等特點。在POCT中，通過適當的通道設計，可以在不同區域同時檢測具有不同生理濃度的小分子生物標志物，從而克服多重檢測的挑戰。此外，微流控芯片能夠精確控制微尺度反應和流體動力學，有效提高了信號放大效率和實驗可重復性。更重要的是，微流控芯片的模塊化設計為與傳感等各種技術方法的集成提供了更大的靈活性。因此，基于微流控芯片的小分子生物標志物POCT可以提高反應效率和可重復性，降低成本，并實現多目標檢測。在此之前，鮮有文獻對基于微流控芯片的小分子生物標志物POCT進行全面綜述。據麥姆斯咨詢介紹，清華大學的研究團隊近期在Trends in Analytical Chemistry期刊上發表了一篇題為“Advances in point-of-care testing based on microfluidic chips towards small molecular biomarkers”的綜述性文章。該綜述重點關注了基于微流控芯片的小分子生物標志物POCT的研究進展。研究表明，基于微流控芯片的小分子生物標志物POCT能夠實現快速、準確和便捷的檢測，克服了空間限制，推動了分析方法的發展。圖1 基于微流控芯片的小分子生物標志物POCT概覽基底材料的持續創新推動了用于POCT的微流控芯片的開發。該綜述首先介紹了POCT中使用的微流控芯片基底，其已發展到包括基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）、紙基微流控芯片（μPADs）、可穿戴式、基于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和離心微流控芯片的基底。隨后，該綜述分別總結了比色法、距離法、電化學法、熒光法、化學發光法（CL）和表面增強拉曼散射（SERS）等各種檢測技術，它們已成功集成到各類微流控芯片中用于檢測小分子生物標志物。圖4 （A）微流控光學汗液傳感器與智能手表；（B）基于紙基化學發光法的微流控器件將上述不同類型的微流控芯片與檢測技術相結合，已成功將小分子生物標志物檢測應用于醫療診斷、藥物檢測、環境監測和公共安全等領域，其中一些已實現商業化。圖5 （A）通過基于智能手機的成像轉碼系統，實現深度學習輔助的微流控免疫分析；（B）可穿戴適配體納米生物傳感器，實現雌二醇自動監測與女性個性化健康管理；（C）用于傷口滲出液管理和分析的微流控可穿戴設備。最后，人工智能（AI）與基于微流控芯片的POCT融合，有望為精準POCT提供新范式。毫無疑問，POCT是診斷技術領域的一項革命性進步，具有巨大潛力。此外，POCT仍在不斷發展，朝著集成化、智能化、微型化和精準化的方向邁進。在醫療診斷、藥物檢測、環境監測和公共安全等實際場景中，通常無法通過監測特定目標物濃度的單一變化來實現有效確認。多重POCT技術的進步使得同時檢測多個目標物成為可能。這減少了樣本消耗，縮短了處理時間，并提高了檢測效率。它還能滿足復雜的應用需求，同時增強數據的相關性和可靠性。在同一設備上通過一次檢測獲取多種生物標志物，能夠直接得到關鍵結果。同時，對同一目標物進行周期性檢測是POCT發展的另一重要趨勢?？傊?，多通道多重檢測和周期性檢測都拓寬了POCT的應用范圍。這些方法正推動其向高通量、智能化和穩定化的系統發展，并促進相關領域的全面創新。在POCT中實現有效檢測一直是診斷學發展的一個長期目標。對小分子生物標志物進行多重檢測且無交叉干擾，仍是一項重大的技術挑戰。同時檢測陽性和陰性標志物對于提高診斷準確性至關重要。POCT旨在無需依賴昂貴的專用設備或訓練有素的人員，就能準確識別小分子生物標志物。這種能力有助于在偏遠地區或家庭環境中進行初步診斷，并降低公共醫療支出。此外，AI通過分析多項診斷測試的結果，預測疾病進展風險并生成個性化治療建議，從而為數據解讀提供便利。因此，這些進展拓寬了POCT的潛在應用范圍。從長遠來看，用于小分子生物標志物檢測的POCT技術的持續發展，有望對個性化醫療、環境監測和公共衛生帶來變革性影響。https://doi.org/10.1016/j.trac.2025.118596延伸閱讀：
《微流控技術及市場-2024版》
《即時診斷應用的生物傳感器技術及市場-2022版》
