CB Insights 中國生命科學和醫療健康分析團隊
分析師：徐迅捷
微流控技術與 MEMS（Micro Electromechanical System，微機電系統）的發展密不可分。早在 1959 年，Richard Feynman 教授提出了 MEMS 設想，其基本概念是用半導體技術將生活中的機械系統微型化，形成微型電子系統。1962 年，全球第一款微型壓力傳感器面世，隨後在輪胎壓力檢測和有創血壓計等方面有所應用。如今，MEMS 技術已經被運用到了軍事、航空航天、生物醫藥、工業交通等各個領域，並依舊扮演者核心技術的角色，智能手機便是這項技術最常見的應用載體之一。
微流控芯片（Microfluidics Chip）則是通過 MEMS 技術將一個大型實驗系統縮小細微至一個玻璃或者塑料基板上，經過複雜的生物學和化學反應過程的複製，快速自動完成實驗。在這個過程中，樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元都集成到了一塊微米尺度的芯片上，微米級尺度構造出了容納流體的通道、反應室和其他功能部件，微米體積的流體經過操縱在微小的空間中運動，進而構建了一個完成的生化實驗室，並且能夠自動完成分析全過程的一項技術。
微流控技術的發展歷史雖然並不長，卻是一個涉及了工程學、 物理學、 化學、 微加工和生物工程等領域的交叉學科。微流控芯片是微流控技術的下游應用單元，是當前微全分析系統領域發展的重點。
圖 ｜ 微流控技術發展史
此次疫情期間，“醫生的眼睛”體外診斷讓新冠病毒速速現形，社會各界對體外診斷的認知也更加深入。在疫情高峯期，“一盒難求”，實驗室超負荷運轉、醫護人員沒日沒夜奮戰在檢測線的新聞屢見不鮮。高精確度、高自動化的體外檢測的需求度愈發凸顯。微流控技術在生化、免疫、核酸、細胞等診斷技術上的應用所具備優勢恰恰能解決行業痛點。
圖 ｜ 微流控芯片檢測技術的優勢，高分析效率、高精確度、集成化、自動化和節能環保等優勢於一身。
得益於體外診斷的較早發展，歐美市場的微流控技術起步較早，經驗積累更加豐富。因此微流控技術的相關產品也在歐美得到了較為成功的商業化。傳染病、基因測序、蛋白、PCR(聚合酶鏈式反應) 等領域均有體現，POCT（即時檢驗）領域則將微流控技術的小型集成化特點展現得淋漓盡致。雅培牀旁診斷業務的王牌產品——手持式血液分析儀 i-STAT 系統就是微流控芯片在 POCT 領域成功商業化的典型代表。微流控技術實現了少量採血、精準、迅速檢測，普通項目在 2 分鐘內就可以得到結果，而對患者的腦卒中、心梗等疾病進行診斷最長也只需要 10 分鐘，在急診急救、產科、家庭檢測等多個應用場景應用自如，一卡多用，又防止交叉污染，為患者的診療節約了寶貴的時間。
歐美市場的微流控芯片技術頭部企業紛紛被體外診斷 Roche（羅氏）、Abbott（雅培）和 Danaher（丹納赫）等企業收購，體外診斷產業資本不斷湧入微流控技術行業，微流控檢測將越來越廣泛地被應用到體外診斷檢測中去。
同時，國內企業也紛紛佈局，國內研發微流控芯片的公司中，大部分企業都投身於該技術的體外診斷領域應用。一方面以博暉創新、萬孚生物為代表的的國內體外診斷企業出海淘金，另一方面國內本土企業也積極入場，以頭部企業微點生物為代表的的企業表現亮眼，其他的企業也在自研自銷和融資發展的路上跑步入場。
《“十三五”國家科技創新規劃》、《“十三五”生物技術創新專項規劃》等政策將微流控芯片納入與新一代生物檢測技術深度綁定。社會資本在價值導向的引領下對有較高科技性的企業更加青睞，微流控技術在中國的發展可謂是處處春風。
但是我們仍然應該重視微流控技術的研發週期長、研發進度慢、研發成本高等難題帶來的挑戰。
圖 ｜ 微流控技術在醫療領域應用中常見的難題
面對這些挑戰，分階段進行微流控技術在醫療領域的應用則更加符合中國國情。第一階段，可以以 POCT 為主，突出微流控技術在 POCT 應用上的簡單可靠。加強樣品處理自動化，流體操控能力，將微流控技術的潛力發揮出來。第二階段，可以在高通量單細胞操控、數字 PCR、下一代基因測序設備上開展更廣泛的應用，突出與微電子、臨牀醫學等多學科實叉的特性，將流體的主動操控進一步擴大化實現。第三階段，與器官芯片、生物 3D 打印等為代表的新技術聯用，創造更多顛覆性診療技術。
“學-研-產-投”多管齊下，則會直接促進科研成果商品化、商品產業化，會讓微流控技術在產業應用中顯現更多生機。隨着多學科交流、不同領域專家合作的加強，微流控產品的商業量產化將變為現實。未來的微流控芯片將更加可靠、更便於重複使用、更低成本、更便於大批量生產，微流控技術的發展將實現新的增長。