國內微流控技術應用現狀及發展趨勢

微流控技術的誕生，是研發人員對自動化和高效率不懈追求的結果。

微流控的“微”是指實驗儀器設備的微型化，“流”是指實驗對象屬于流體，“控”代表著在微型設備上對流體的控制、操作和處理。微流控技術屬于一種底層技術，交織化學、流體物理、微電子、新材料等多門學科知識。

微流控芯片是微流控技術的下游應用單元，通過微型電子機械系統（MEMS）技術，在固體芯片表面構建微型生物化學分析系統，快速、準確地實現對蛋白質、核酸以及其他特定目標對象的處理和檢測。它將原本需要在實驗室進行的樣品處理、生化反應和結果檢測等關鍵步驟匯聚在一張微小芯片上進行，被業界譽為“芯片實驗室”。

微流控芯片具有強大的集成性，能夠同時并行處理大量不同樣本，具備分析快、耗能少、污染低等特性，因此被廣泛應用在生物醫學研究、藥物合成篩選、司法鑒定等多個領域。

聚焦體外診斷領域

目前，微流控技術主要用于體外診斷（IVD）、細胞捕獲及細胞計數等，其中，體外診斷方面的應用最多，占比約83%。

2016年，國務院印發的《“十三五”國家科技創新規劃》明確提出，體外診斷產品要突破微流控芯片、單分子檢測、自動化核酸檢測等關鍵技術。2017年，科技部印發《“十三五”生物技術創新專項規劃》，明確將微流控芯片納入到新一代生物檢測技術當中。微流控芯片與體外診斷的綁定從政策層面得到了支持，國內研發微流控芯片的公司中，有近90%投身于將該技術應用到體外診斷領域。

除了政策驅動之外，體外診斷領域之所以能夠成為微流控技術細分市場中占比最大的部分，還得益于體外診斷行業近幾年來的迅猛發展。2017年至2019年，我國體外診斷行業市場規模年復合增長率達到18.7%。體外診斷行業發展帶動起底層技術的創新，成為最先實現微流控技術落地的行業。

目前，體外診斷行業根據細分市場占比由大到小可以依次分為免疫診斷、生化診斷、分子診斷、現場快速診斷（POCT）、血液診斷、微生物診斷等。其中，應用微流控芯片最多的為POCT，占體外診斷行業微流控芯片應用總量37%左右的份額，其次為分子診斷（34%）。POCT設備對微流控芯片的需求在不斷遞增，POCT將成為微流控產業發展的最大驅動力。

據統計，國內目前共有微流控技術研發企業近50家。2019年，涉及微流控技術的體外診斷企業中有4家完成了約億元人民幣的融資，分別是融智生物、旌準醫療、新格元生物和嵐煜生物。

行業發展方向及痛點

當前，高通量單細胞測序技術的主要瓶頸是技術單一，只能應用于轉錄組等。而基于液滴微流控技術開發的多組學單細胞測序技術，可以實現一次性同時測定單個細胞中的多種組學信息。同時，微流控芯片不僅節約耗材成本和時間成本，還能集多種檢測技術于一體，提高檢測效率。受益于技術帶來便捷的同時，微流控技術行業的痛點也應該引起我們的關注。

生產工藝復雜，良品率不高

微流控產品的技術門檻高，加工工藝復雜，研發人員需要同時具備扎實的交叉學科知識和專業的微流控技術，否則會導致產品良品率降低。

成本控制與批量生產的難點

近年來，實體經濟困難較多，不利于高技術產品研發，降低微流控芯片的生產成本成為企業的迫切需求。

未來，隨著3D打印、器官集成芯片、器官仿生、藥物活性/毒性研究等有流體參與的各個產業逐步發展，微流控芯片的舞臺會更加廣闊。

（作者單位：動脈網）