上海交大古宏晨教授与徐宏研究员团队： “新型编码液相芯片多指标检测技术及流式点阵分析系统”助力体外诊断产业跨越式发展

  上海交大古宏晨教授与徐宏研究员团队： “新型编码液相芯片多指标检测技术及流式点阵分析系统”助力体外诊断产业跨越式发展

  2023年9月19日上午，以“碳循新工业、数聚新经济”为主题的第23届中国国际工业博览会在国家会展中心举办。上海交通大学组织25项重大创新成果以独立展厅的方式参展，项目涵盖了先进制造、新一代信息技术、人工智能、新材料、新能源、绿色环保、医疗设施等多个领域，凸显了高校作为人才和创新资源集中地的优势。本栏目进一步探索了部分参展项目，旨在为读者带来深度展示和生动解读。

  液相芯片是一种可同时适用于核酸检验测试和免疫分析的高通量、高灵敏的平台性生物检测技术，可实现对单管样本中高达数十种靶标物的联合分析，明显提升检测效率，对临床实验室检测具有革命性推动作用。该技术多年来一直被国外垄断，技术壁垒高，制造难度大，是体外诊断领域典型的卡脖子技术。实现医学检验的自动化、微量化、标准化，用较少的生物样本，在尽可能短的时间内检测出尽可能多的指标，无论对于实现现代化精准医疗还是提升卫生经济学效益均大有裨益。

  “抽五六管血，等一两天，乃至三五天”的医学检验现状，现在可否转变为“只要几滴血，就能在一至两小时内能完成多达几十项指标的同时精准检测”？基于液相芯片的单管多指标检测技术即是一种可实现上述愿景的有效手段。但由于技术壁垒极高，该技术多年来一直被发达国家所垄断，因此国家政策全力支持液相芯片技术的研发和创新，以期弥补我国在该领域的空白，“十三五”国家科学技术创新规划更是将高通量液相芯片列为了重点发展的体外诊断产品。

  针对我国对发展高质量液相芯片多指标检测技术的迫切需求，上海交通大学生物医学工程学院古宏晨教授和徐宏研究员团队，与杭州中翰盛泰生物技术股份有限公司开展合作，在国家自然科学基金和浙江省重大科学技术专项等项目的支持下，历经近十年，实现了从发光材料到编码磁球、从检验试剂到检测设备、从上游技术到终端产品制造的完整全链条技术突破，成功建立了具有完全自主知识产权的液相芯片技术平台，打破了国际垄断。目前已成功开发出流式点阵发光分析仪和一系列分子/免疫单管多指标联合检测诊断试剂盒，获得多项医疗器械注册证，同时还有一系列多指标联检产品正处于申请或审批的进程中，为提高我国体外诊断产品的国际竞争力做出了重要贡献。

  液相芯片多指标检测技术是一种新型的生物医学检测技术，其中编码微球是实现单管多指标联合检测的“核芯”原材料。相比固相生物芯片，液相芯片将平板载体替换为编码微球，每个微球都携带一种可识别的编码信息与特定生物探针，以实现对特定靶分子的精准鉴别。一旦探针种类被识别，探针所捕获的靶分子就能够被定性、定量分析。

  考虑到当前编码技术被国外垄断封锁的现状，上海交大团队在国际上开创性地提出了“基于主客体结构的光学编码磁球新策略”，该新型编码磁球包含主体球和客体球两个组成单元，每个单元都含有特定不同的编码元素，这种空间分区的编码设计有很大成效避免了不同荧光元素之间的相互干扰，可实现不少于100重的高质量编码鉴别与分析能力，为高通量的多指标检测奠定了扎实基础。此外，具有多级微纳拓扑结构的编码磁球还可以轻松又有效保护固定化蛋白和核酸探针的生物活性，提高多指标检测的性能。

  在突破核心编码磁球的基础上，上海交大团队联合杭州中翰盛泰又成功自主研发了适用液相芯片特性的高性能解码与检测系统，即流式点阵发光分析仪。该仪器具有通量高、样本量少、准确性高、重复性好、线性范围宽、成本低等优点，采用创新的光路结构与液路系统、高速数据处理系统等先进的技术，突破了荧光高效激发与收集，超稳定层流发生，实验数据自动化、智能化处理等多项技术难题，是为数不多的能同时横跨核酸和免疫检测的分析平台。目前，该仪器已形成了与国外同类高端技术装备竞争的能力，并开始全方面实施临床推广，现已有百余台流式点阵发光分析仪在北京、上海、江苏、浙江、广东、山东、河南、广西等地医疗机构装机应用。同时也走出国门，与欧盟、泰国等地区的相关企业和医院签署了意向协议，打破了国际大公司的垄断，成为中国体外诊断行业走出去的“国家名片”，该仪器也获得了2022年度“创之星”杯中国体外诊断优秀创新产品金奖。

  基于液相芯片技术的多指标联检试剂盒产品可实现多个指标同步高通量、快速自动化分析，真正服务临床诊断。将与疾病相关的多种生物标志物进行系统分析，不但可以提高对疾病诊疗的精准性，同时一次检测即可从单份样本中得到数个至几十个指标的检测结果，可明显降低检查费用和检测时间，极大的提升了检测效率。目前，团队已获得六项细胞因子检测试剂盒、八项细胞因子检测试剂盒、十二项细胞因子检测试剂盒等在内的医疗器械注册证。此外，诸如呼吸道病原体检测、肿瘤标志物检测、自身免疫性疾病谱检测、过敏原筛查等多种联检试剂盒也处于申请或审批的进程中。事实上，除了在医疗检验领域，液相芯片多指标检测技术在食品检验、宠物医疗、检验检疫、药物筛选、环境监视测定等多个领域均可发挥重要作用。

  近十年来，上海交大古宏晨教授与徐宏研究员团队与杭州中翰盛泰从始至终保持密切的科研合作，面向国家发展液相芯片多指标检测技术的重大战略需求，以及体外诊断行业亟需发展更多创新技术促进产业高水平发展的现状，成立了“上海交大-中翰盛泰医学诊断联合实验室”。上海交大团队负责基础理论研究和关键技术攻关，杭州中翰盛泰负责产品化研发、生产及产业推广。为了进一步助力企业顺利承接高校原创技术的产业落地，团队曾派骨干成员王耀副研究员驻扎杭州中翰盛泰，不仅帮企业“扶上马”，还“送一程”，实际做到了走完“科研最后一公里”。 在多年攻关过程中，古宏晨教授与徐宏研究员领衔的科研大团队，充足表现了上海交大敢为人先的创新精神和坚韧踏实的科研作风，实际做到了践行以解决实际问题为导向，以及探索以高新技术为基础的“临床问题提出—原始创新技术探讨研究—原创技术转化与产业化—应用于临床”的产、学、研、医模式，有力促进了我国体外诊断行业高端技术国产化的跨越式发展以及自主创造新兴事物的能力的提高。