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当前分子诊断存在流程复杂、成本高、 multiplex 能力有限等问题。研究人员开发 “Thermofluidic CRISPR” 平台，利用微通道实现等温扩增与 CRISPR 检测自动衔接。结果显示检测灵敏度达 2 拷贝 / 反应，临床样本检测灵敏度 97.4%、特异性 100%，为 POCT 提供新工具。
在分子诊断领域，快速精准的病原体检测一直是攻关重点。传统方法如 PCR 依赖复杂设备，等温扩增易出现非特异性产物，而 CRISPR-Cas 系统虽具潜力，但其与预扩增步骤的结合面临流程繁琐、需手动操作等挑战，尤其在性传播感染（STIs）等需多重检测的场景中，现有技术难以兼顾灵敏度、通量与便携性。如何简化流程、提升自动化水平并实现低成本的多重检测，成为制约 CRISPR 诊断（CRISPR-Dx）普及的关键瓶颈。
为突破这些困境，南方医科大学皮肤病医院等国内研究机构的团队开展了相关研究。他们开发了一种基于微尺度热流体机制的 “Thermofluidic CRISPR” 平台，通过环形微通道设计实现等温扩增与 CRISPR 检测的自动化衔接，成功应用于 STIs 相关病原体的多重快速检测。该研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》，为即时诊断（POCT）领域提供了极具创新性的解决方案。
研究主要采用了以下关键技术方法：一是基于环形微通道的流体设计，利用微尺度下分子扩散受限的特性，实现重组酶聚合酶扩增（RPA）溶液与 Cas12a 反应体系的静态分隔；二是通过雷利 - 贝纳德热对流（Rayleigh–Bénard thermal convection）原理，在微通道单侧加热产生循环流动，驱动扩增产物与 CRISPR 试剂混合；三是结合智能手机实时荧光读取技术，构建便携式检测平台；四是使用 196 例临床样本进行 STIs 相关病原体的检测性能验证。
原理与设计
在低雷诺数（Re <2300）的微流体环境中，分子扩散速度极慢（如 4 kbp DNA 扩散 2 mm 需 2.8 小时）。研究利用这一特性，通过环形微通道将 RPA 预扩增体系与 Cas12a 检测体系 “虚拟分隔”，在平衡温度下实现不受干扰的等温扩增。当扩增产物达到一定浓度后，通过微通道单侧加热形成温度梯度，引发浮力驱动的自然对流，促使扩增子与 Cas12a 试剂混合，启动特异性切割反应。荧光信号通过智能手机实时监测，根据荧光曲线判断靶标存在及含量。
平台性能验证
研究构建了低成本、电池供电的便携式设备，实现了 < 30 分钟的快速检测，灵敏度低至 2 拷贝 / 反应，且具备定量和多重检测能力。在针对 6 种 STIs 相关靶序列的检测中，该平台对 196 例临床样本的检测灵敏度达 97.4%，特异性 100%，与实验室标准检测方法相当。其无需复杂流体控制元件的设计，显著降低了设备成本与操作复杂度。
讨论与意义
该研究通过微尺度热流体机制，将传统 CRISPR-Dx 的两步法集成于环形微通道内，无需外部机械驱动或复杂液控系统，实现了从预扩增到检测的全流程自动化。这种 “即热即混” 的设计不仅避免了手动操作带来的污染风险，还通过温度梯度调控优化了反应时序，确保预扩增效率不受 Cas12a 酶活性干扰。此外，便携式荧光检测模块与智能手机的结合，使其适用于资源有限的基层医疗场景。
研究结论表明，Thermofluidic CRISPR 平台为 CRISPR-Dx 提供了一种高性价比的解决方案，其在 STIs 筛查中的成功应用验证了其临床实用性。该技术有望拓展至其他感染性疾病的多重检测，推动基于微尺度物理化学机制的分子诊断技术在全球公共卫生领域的普及，尤其为发展中国家提供可负担的即时诊断工具，助力提升感染性疾病的防控效率。
