这种廉价、简单的芯片实验室可以挽救生命

从检测乳腺癌到筛查艾滋病毒，严重疾病的存活取决于早期检测。如果无法进行定期检测，生命就会丧失。但早期检测通常需要昂贵的实验室设备和专业培训，而这在世界许多地方并不容易。根据世界卫生组织的数据，乳腺癌（女性中最常见的癌症）在高收入国家的存活率大约是低收入国家的两倍。

斯坦福技术中心工程助理拉希姆·埃斯凡迪亚普尔 (Rahim Esfandyarpour) 表示：“这基本上强调了我们需要获得早期诊断工具。”

因此，Esfandyarpour 和斯坦福大学医学院的一组研究人员试图解决这个问题。他们开发了一种诊断“芯片实验室”，这种芯片制造成本低廉，可以用普通的喷墨打印机打印出来。

芯片实验室是一种将多种实验室功能（如 DNA 分析）集成到一块尺寸为几毫米到几厘米的芯片上的设备。就像微芯片一样，它是一种集成电路——尽管 Esfandyarpour 的芯片设计用于评估和分析体液，而不是进行数学计算。

芯片实验室的概念并不新鲜。20 多年来，研究人员一直致力于简化复杂的实验室流程。

“但为发展中国家设计诊断平台需要不同的考虑，”Esfandyarpour 说。

首先，它应该便于使用，即使没有太多经验，因为农村诊所可能缺少接受过广泛医疗培训的工作人员。它应该具有适应性，能够检测多种疾病。最后，它应该价格低廉，以应对一些发展中国家资金匮乏、公共卫生基础设施薄弱的问题。

为了实现这一目标，Esfandyarpour 和他的团队开发了一个由两部分组成的系统。第一部分是透明的硅胶微流体腔。腔体是一块透明的薄片，其中放置了少量的测试样本（血液或其他细胞）。在其他芯片实验室装置中，硅片上蚀刻有图案。在 Esdandyarpour 的版本中，芯片是空白的。这就是系统的第二部分：使用纳米粒子墨水，医护人员将电路设计印在一块成本仅为一分钱的柔性塑料上。纳米粒子墨水可能听起来很花哨，但它经常出现在为儿童设计的电路绘图套件中。

当将硅胶室放置在塑料条顶部并对印刷电路施加电场时，位于微流体室中的细胞会根据其“极化率”（分离成正电荷和负电荷的能力）被拉向不同的方向。

细胞的具体行为取决于放入腔内的细胞种类（例如，癌细胞的行为与健康细胞不同），以及打印在电子试纸上的图案。例如，一种试纸设计可以筛查乳腺癌，而另一种可以检测艾滋病。技术人员不一定需要自己设计图案。如果这个想法成功了，他们可以通过现有的模板打印之前设计好的图案。而且由于该系统是非接触式的，每个电子试纸都可以重复使用。除了在贫穷国家进行临床应用外，该芯片还让预算紧张的研究人员可以自由地进行实验。

Esfandyarpour 表示：“它不仅让你可以自由地将其用于诊断，还可以用于基础和应用研究。”