基于氣泡自適應行為的智能凝血診斷微流控平臺

粘彈性凝血檢測是凝血過程中生物力學性質轉化的描述，它能夠監測從凝血開始到凝血形成和纖維蛋白溶解的整個凝血過程，可以對凝血因子、纖維蛋白原、血小板聚集和纖維蛋白溶解進行全面評估，在許多臨床決策中具有至關重要的意義。經過幾十年的發展，用于臨床粘彈性凝血的檢測技術也正在不斷升級，包括共振頻率、聲波共振彈性估計（SEER）、超聲形變等。臨床表現也驗證了這些方法的可行性。但現有的臨床方法由物理刺激反應系統（探頭、共振模塊等）主導，導致其檢測成本高，便攜性和病例負載能力有限。因此，新方法的開發迫在眉睫。 ?

微流控技術相對于傳統的臨床檢測體系具有多重特點和優勢。首先，它能夠使用微量樣本，通常只需要微量的生物體液，減輕了患者的不適和傳播疾病的風險。其次，微流控系統可以通過光學模塊集成來實現低濃度的生物標志物高靈敏傳感，從而實現早期疾病檢測。此外，微流控平臺允許同時進行多通道測試，提高了效率，有助于及時采取治療措施。同時，微流控器件具體有小巧輕便的優勢，非常適用于衛生健康站、移動診所和野外檢測，具備出色的便攜性。此外，微流控系統通可以實現自動化樣本處理和數據分析，減少了人為誤差，提高了可重復性。最后，由于使用微量試劑和樣本，微流控檢驗通常成本較低，有望降低醫療費用。這些特點和優勢使得微流控技術成為現代醫學檢驗研究中備受歡迎的工具，為早期診斷、疾病監測和醫療保健提供了新的可能性。

自然界中的氣泡具有出色的生物相容性，其大小范圍從宏觀到微納米尺度，因此可以用于各種按需可調的生物應用。此外，氣泡的自適應行為，如拉伸和坍縮，通常伴隨著與機械/彈性變化相關的特征。這提示了氣泡在生物力學傳感方面具有巨大潛力。 ?

圖1 血液凝固過程中的自適應氣泡行為

基于此，近期，武漢大學楊奕/陳龍飛團隊在Cell Press細胞出版社旗下期刊Cell Reports?Medicine在線發表了題為“A microfluidic hemostatic diagnostics platform: Harnessing coagulation-induced adaptive-bubble behavioral perception”的研究論文。該研究探索和揭示了微氣泡在動態凝血過程中的自適應行為，并利用此原理，設計了一個微流控氣泡傳感平臺，以實現氣泡自適應行為的采集。此外，研究人員開發了圖像/數據分析方法來智能分析氣泡行為并協助進行診斷。前瞻性的臨床研究驗證了該方法的可行性和其顯著優點，包括易于操作、微量檢測和自動診斷，并且具有優異的便攜性。

圖2 用于凝血診斷的微流控平臺的工作原理和技術細節

這一方法有望滿足在不同的臨床環境下廣泛應用，包括資源匱乏和緊急情況下進行大規模和時間敏感的檢測。此外，它將推動適應性行為感知技術在醫療保健領域的應用，擴大其在臨床醫學和跨學科醫學中的適用范圍。此外，該研究強調了細胞/生物組織的生物物理特性與疾病之間的緊密聯系，通過利用這些生物物理特性的智能識別來實現便攜、無標定和智能的疾病診斷和輔助醫療應用，為未來的智慧醫療和護理點應用提供了關鍵支持。這也與健康中國戰略的時代特征相吻合，有望在未來的智慧醫療領域產生深遠的影響。

編輯：黃飛

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