全集成抗震磁流控多重核酸检测系统在传染病诊断中的创新应用

针对现有磁流控平台无法实现多靶标并行检测的临床瓶颈，中国科学院研究人员开发了全集成抗震磁流控系统M-Detector。该系统通过硅油垂直隔离反应体系与超声分散磁珠技术，结合环形磁阵列分簇转移，实现了流感A/B、SARS-CoV-2和肺炎支原体的40分钟同步检测（灵敏度达1拷贝/μL），临床验证显示100%特异性，为POCT提供了自动化、多靶标解决方案。

　　

在全球传染病死亡率高居第二的背景下，快速、精准的病原体诊断技术成为公共卫生刚需。传统实验室方法受限于基础设施、操作复杂性和耗时性，难以满足资源匮乏地区的需求。尽管微流控技术催生了便携式核酸检测平台，但现有磁流控系统因单簇磁珠操控和复杂液分离机制，无法实现多病原体同步检测。这一技术瓶颈严重制约了其在临床现场检测中的应用。

为解决这一难题，中国科学院的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表了创新性成果。他们开发的M-Detector系统通过三大核心技术突破：硅油密度匹配的垂直液层隔离、超声均匀分散磁珠、环形磁阵列多簇分选，首次实现了磁流控平台的全自动多重核酸检测。系统对流感A/B、SARS-CoV-2和肺炎支原体的检测限达1拷贝/μL，11例模拟临床样本验证显示与常规方法100%一致性。

关键技术方法
研究采用硅油（密度1.05 g/cm³）作为反应体系与洗涤缓冲液的隔离层，通过COMSOL Multiphysics模拟优化流体稳定性；利用外部超声装置实现磁珠在洗涤腔的均匀分散；设计环形磁阵列将磁珠分割为多簇并同步转移至独立反应腔；结合环介导等温扩增(LAMP)和光纤实时荧光检测，完成40分钟"样本入-结果出"全流程。

研究结果

硅油抗震液体隔离
COMSOL模拟证实硅油中间层能稳定维持液相分层达30分钟以上，实验显示系统在振动条件下仍保持100%液层完整性，为多重检测提供物理基础。

多重检测性能验证
四靶标LAMP反应平行进行时无交叉污染，检测限比传统磁流控平台提升10倍。对含人类基因组内参(IC)的模拟样本检测，所有靶标Ct值变异系数<5%，证实系统稳定性。

临床样本测试
11例含不同浓度病原体的模拟痰液样本检测显示，系统与qPCR结果完全一致，且操作者无需专业培训即可通过手机APP获取结果，凸显其POCT适用性。

结论与意义
该研究首创的磁珠多簇分选机制与硅油隔离技术，突破了传统磁流控平台单靶检测的限制。M-Detector系统在保持磁流控技术低成本、免泵阀优势的同时，实现了：（1）首个真正意义上的全自动磁流控多重核酸检测；（2）抗震设计使其适用于野外急救等非理想环境；（3）模块化芯片结构可扩展至其他病原体检测。这项技术为基层医疗机构提供了堪比实验室精度的便携解决方案，对传染病早期防控具有重要实践价值。作者Tianping Zhou等特别指出，该系统未来可通过更换引物面板快速适配新发传染病监测需求。