研究背景：
慢性肾病（Chronic Kidney Disease, CKD）是一种全球性的健康问题，其特征是肾功能逐渐丧失。CKD的早期诊断和定期监测对于延缓病程进展至关重要。尿白蛋白（Urine Albumin, UA）的浓度是评估CKD进展的关键生物标志物之一，其异常升高通常预示着肾脏滤过功能受损。然而，传统的尿液检测方法往往需要在专业实验室中进行，且检测成本较高、耗时较长，无法满足患者在家中进行日常监测的需求。
为了改善这一现状，研究者们一直在探索更加便捷、经济的尿液检测技术，以便患者能够在家中自行进行尿液监测。这不仅有助于及时发现病情变化，还能够减少医疗资源的消耗并提高患者的生活质量。因此，开发一种准确、快速、易于操作且成本低廉的家庭尿液分析仪，对于CKD患者的自我管理具有重要意义。
导读：
近期，武汉大学杨奕教授团队开发了一种基于莲花叶片仿生结构的便携式家庭尿液检测设备，无需外部泵即可实现尿液样本的定向传输和尿液中关键指标的准确检测，为慢性肾病患者提供了一种低成本、高准确性的自我监测解决方案。相关研究以“Accurate point-of-care lotus biomimetic microfluidic urine testing platform for patients with chronic kidney disease”为题目发布于期刊《Chemical Engineering Journal》。
本文要点：
1、本文介绍了一种针对慢性肾病（CKD）患者的准确、快速且易于操作的家庭尿液分析仪，该设备模仿莲花叶片的生物结构，实现了无泵驱动的定向尿液输送。
2、通过捕获样本图像并进行梯度RGB差分分析，可获得尿液的尿白蛋白（UA）浓度、尿浊度（UT）和尿色（UC）。设备支持历史数据存储和云数据互连，有助于辅助医生进行更准确的诊断。
3、白蛋白的检测限（LOD）达到4.3 mg/L，能够准确诊断微量蛋白尿。在40份临床样本测试中，蛋白尿、水合状态和浊度的诊断结果准确率分别为90%、92.5%和90%。
4、这种低成本、灵活便携的家用尿液检测设备，将为未来家庭健康监测提供新的解决方案。
这款生物模拟微流控尿液检测平台相比传统检测方法具有以下优势：
1、无泵设计：利用莲叶仿生结构，实现无需外部泵的定向液体传输，减少了设备的复杂性和维护需求。
2、高灵敏度：尿白蛋白的检测限为4.3 mg/L，能够准确诊断微量蛋白尿，优于许多传统方法。
3、成本效益：单次检测成本低，包括检测芯片、管道和显色剂在内的成本不到1.5美元，适合家庭频繁使用。
4、便携和易用性：设计为家用的便携式设备，用户只需将样本与显色剂混合后拍照，便可通过自开发的APP快速分析结果，大大缩短了等待时间。
5、多参数检测：能够同时检测尿液中的尿白蛋白浓度、浑浊度和颜色，提供全面的健康信息。
6、数据存储与云连接：支持历史数据存储和云数据互联，便于医生进行远程诊断和个性化医疗建议。
7、高准确性：通过图像分析技术，减少了人为误差，提高了检测结果的准确性。
这款设备未来在家庭健康监测中的应用前景有哪些？
1、该设备不仅适用于慢性肾病患者，也可用于心血管疾病和2型糖尿病患者的尿蛋白监测，满足更广泛的家庭健康检测需求。
2、采用生物模拟技术，未来可进一步优化设备尺寸和成本，有望实现更小巧、更低价的家用检测设备。
3、智能手机APP的集成使得数据记录、分析和远程医疗建议提供更加便捷，为慢性病患者的家庭健康管理提供了新的解决方案。
4、该技术的发展将推动更多基于生物模拟的便携式家用检测设备的出现，满足未来家庭健康监测的需求。
图1.设备示意图。该集成装置通过荷叶仿生结构进行无泵样本输送，用于家庭测试。
图2.微结构通道与普通通道的流速和接触角比较图。
图3.分析不同手机检测结果。同一检测室中不同智能手机之间的像素值差异。
图4.不同浓度白蛋白标准溶液的测试结果。
图5.临床样本检测结果和诊断结果混淆矩阵。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154736
