雄关漫道真如铁 - 以分子诊断为例，探讨微流控技术产业化之路

前言：

微流控技术发展到现在已经有三十余年的历史，国内的微流控诊断仪器仍处在起步阶段，微流控之家总群近期进行了一场讨论，以当红的分子诊断为例，探讨微流控技术产业化之路，希望能给关注微流控领域发展的朋友不一样的视角。

首先产品的设计定位要准确。

首先是设备的选型，究竟是中心实验室大型全自动化检测仪，还是临床POCT（即时检测）仪器，根据需求选择方案，同时也要对产品的本身有一个准确的定位。

以分子诊断为例，GeneXpert PCR分析仪的Cartridge是做单样本多指标的定量检测，因为涉及到核酸的提取，核酸扩增以及对扩增过程的实时监控，mix的输送和转移等，所以Cartridge的结构比较复杂，成本较高。（GeneXpert的详细介绍可参考《分子诊断精品之一丹纳赫GeneXpert PCR分析仪》）

而梅里埃的Filmarray 是做定性检测，结构相对简单一些，具有高度的灵活性。缺点是高成本，低通量。而北京博晖创新采用的是批量检测的方法。每个芯片上就可以检测四个样本，试剂另外打包。这样做下来，成本大概是其他自动检测产品成本的1/10还不到。

类似FilmArray这样的多重检测分析仪，还需要考虑检测指标在反应过程中是否会相互干扰，试剂在反应过程中消耗的问题，这些都会对检测结果产生影响。另外检测仪器，检测仪器和检测芯片之间的配合也会对定量检测结果产生影响。（FilmArray的详细介绍可参考《分子诊断精品之二生物梅里埃FilmArray多重 PCR分析仪》）

不同的设计定位会带来不同的成本绩效用预期，因此初创企业需要综合考虑成本、潜在收益以及潜在的风险。

其次，微流控芯片的设计需要考虑很多实际问题。

01 材料的选择

材料对光的吸收问题（大多数的检测都是通过光学检测完成）、材料成本的考虑；

02 微流控芯片的封装工艺选择

如需要试剂预封装，其剂型就需要考虑是固体还是液体，以及预封装工艺，封合工艺要求较高，是选择面封合，点封合，还是线封合，是用等离子刻蚀，热压，超声焊接，激光焊接等都需要考虑。

以基于PCR原理的分子诊断为例，还要考虑材料在高温下是否产生变形老化，封合工艺在高温下是否还可靠等问题。材料的生物相容性、安全性也是必须考虑的因素。

在研发初期进行产品设计时就需要为后来的加工方式考虑，比如微流控芯片的流道宽度、深度，后期采用注塑成型的加工方式时，产品脱模时是否会带来影响，同时，较小的尺寸会不会带来仪器控制精度要求的提高，是否会带来研发及生产成本的提高？

如果芯片集成了预封装试剂，固态预封装试剂的复溶是否完全，试剂的晶型如何选择？

还有微泵和微阀的集成、管路的控制系统芯片的密封性等等问题，都需要纳入考虑范畴。

再次，核心部件（零件）的设计、加工，其专业的供应商渠道的建立，还包括产品的标准化生产、质量控制体系的建立等等。

以便携式微流控分子诊断产品为例，两个核心部件: 热循环器件和微流控器件。需要一个小时内能做四十个热循环，要求可以批量生产，生产成本低的温控仪，还要求实现在一个独立的微流控芯片上实现由临床样本到检测结果的自动化操作。因此核心部件是微流控产品开发的难点，需要有开发核心部件的能力或者供应核心部件的渠道。

产品从研发走向生产还有特别重要的一点—生产工艺的优化，这一步是为了使不同批次/同一批次的产品质量不产生大的波动，保证产品的一致性，这也需要严格的质量管控体系、完整完善的供应链体系。

同时，产品的研发是一个长期的过程，研发人员需要专注于这个领域，专注于基础性技术的开发，尤其要注重基础性的研发。

再次以Filmarray多重PCR仪为例，Filmarray由Biofire研发，其前身idaho technologies是世界上小型PCR仪做得最好的公司。公司所在地的犹他大学也有PCR领域顶级的科学家和研究人员。不是他们做的东西不可超越，而是在超越别人之前先要知道世界上那么多公司和科研人员在做便携式微流控分子检测产品，为什么人家做的最好而其他人做不出来？所以要在这个领域专注的进行研发。

最后微流控技术发展到今天已经三十年了，如果要做以产品为基础的企业，需要系统研究相关专利。

进行广泛的专利查询，搞清楚技术自由使用权（FOT）的界限在什么地方，以尽可能地避免未来的专利纠纷，这是任何一个创新型企业首先必须做的。国外的企业大多已经在微流控的相关领域中完成专利布局，因此需要寻找细分专利领域，以及使用已有的技术或者专利完成对产品研发的改良。

以美国做微流控的公司Caliper为例，该公司建立了四百多篇专利的专利壁垒。几年前，任何一个微流控公司完成一期融资以后就会收到他们的律师函和一个专利列表，上面列举了所有已经授权的caliper专利然后告诉你已经侵权了，赶紧与他们联系申请授权，这就是专利查询的重要性。

在微流控这个领域里，需要企业和高校携起手进行技术开发，将最适合的技术应用于产品开发中，微流控之家愿意做对接企业与高校科研的桥梁。愿我们携起手，共创微流控领域的辉煌明天。

本文综合4月29日微流控之家总群的讨论，感谢微流控之家总群的群友，特别感谢国家纳米中心胡槟枫博士，北京博晖创新的周总，三诺生物吕总，是他们的精彩发言、交流、碰撞促成了本文。