基于气泡自适应行为的智能凝血诊断微流控平台

粘弹性凝血检测是凝血过程中生物力学性质转化的描述，它能够监测从凝血开始到凝血形成和纤维蛋白溶解的整个凝血过程，可以对凝血因子、纤维蛋白原、血小板聚集和纤维蛋白溶解进行全面评估，在许多临床决策中具有至关重要的意义。经过几十年的发展，用于临床粘弹性凝血的检测技术也正在不断升级，包括共振频率、声波共振弹性估计（SEER）、超声形变等。临床表现也验证了这些方法的可行性。但现有的临床方法由物理刺激反应系统（探头、共振模块等）主导，导致其检测成本高，便携性和病例负载能力有限。因此，新方法的开发迫在眉睫。  

微流控技术相对于传统的临床检测体系具有多重特点和优势。首先，它能够使用微量样本，通常只需要微量的生物体液，减轻了患者的不适和传播疾病的风险。其次，微流控系统可以通过光学模块集成来实现低浓度的生物标志物高灵敏传感，从而实现早期疾病检测。此外，微流控平台允许同时进行多通道测试，提高了效率，有助于及时采取治疗措施。同时，微流控器件具体有小巧轻便的优势，非常适用于卫生健康站、移动诊所和野外检测，具备出色的便携性。此外，微流控系统通可以实现自动化样本处理和数据分析，减少了人为误差，提高了可重复性。最后，由于使用微量试剂和样本，微流控检验通常成本较低，有望降低医疗费用。这些特点和优势使得微流控技术成为现代医学检验研究中备受欢迎的工具，为早期诊断、疾病监测和医疗保健提供了新的可能性。

自然界中的气泡具有出色的生物相容性，其大小范围从宏观到微纳米尺度，因此可以用于各种按需可调的生物应用。此外，气泡的自适应行为，如拉伸和坍缩，通常伴随着与机械/弹性变化相关的特征。这提示了气泡在生物力学传感方面具有巨大潜力。  

图1 血液凝固过程中的自适应气泡行为

基于此，近期，武汉大学杨奕/陈龙飞团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Medicine在线发表了题为“A microfluidic hemostatic diagnostics platform: Harnessing coagulation-induced adaptive-bubble behavioral perception”的研究论文。该研究探索和揭示了微气泡在动态凝血过程中的自适应行为，并利用此原理，设计了一个微流控气泡传感平台，以实现气泡自适应行为的采集。此外，研究人员开发了图像/数据分析方法来智能分析气泡行为并协助进行诊断。前瞻性的临床研究验证了该方法的可行性和其显著优点，包括易于操作、微量检测和自动诊断，并且具有优异的便携性。

图2 用于凝血诊断的微流控平台的工作原理和技术细节

这一方法有望满足在不同的临床环境下广泛应用，包括资源匮乏和紧急情况下进行大规模和时间敏感的检测。此外，它将推动适应性行为感知技术在医疗保健领域的应用，扩大其在临床医学和跨学科医学中的适用范围。此外，该研究强调了细胞/生物组织的生物物理特性与疾病之间的紧密联系，通过利用这些生物物理特性的智能识别来实现便携、无标定和智能的疾病诊断和辅助医疗应用，为未来的智慧医疗和护理点应用提供了关键支持。这也与健康中国战略的时代特征相吻合，有望在未来的智慧医疗领域产生深远的影响。

编辑：黄飞