早期癌症检测可显著改善患者预后，而生物标志物为更早、更精准的诊断提供了可能。微流控生物传感器因其高灵敏度、特异性和快速分析能力，成为检测体液中癌症生物标志物的有力工具。
近期，哈尔滨工业大学卢卫红教授、周英钰副教授等人发表综述，总结了2018至2024年微流控生物传感器在早期癌症诊断方面的最新进展，包括其工作原理、制造技术以及与纳米技术的结合应用，重点讨论了新型检测技术、纳米材料和微流控芯片结构的创新，以及它们在早期癌症诊断和个性化医疗中的潜在应用。相关研究内容以“Microfluidic biosensors for biomarker detection in body fluids: a key approach for early cancer diagnosis”为题目，发表在期刊《Biomarker Research》上。
本文要点：
1、本文综述了2018至2024年微流控生物传感器的最新进展，详细阐述了其工作原理、制造技术以及与纳米技术结合在癌症生物标志物检测中的应用。
2、回顾了微流控生物传感器在多个方面的创新，例如新型检测技术、纳米材料和新型微流控芯片结构，这些创新显著提高了检测能力。
3、重点介绍了与早期癌症检测相关的关键生物标志物，并探讨了这些生物传感器技术创新如何促进个性化医疗的发展。
4、进一步探索如何将这些技术整合到临床癌症诊断工作流程中，以改善早期检测和治疗结果，并阐明了当前面临的挑战和未来发展方向。
一张图读懂全文：
使用微流体生物传感器进行早期癌症检测的主要优势包括：
1、提高检测灵敏度和选择性：微流体设备可以集成电化学传感器、表面增强拉曼光谱等先进检测技术，实现对低浓度癌症生物标志物的高灵敏和高选择性检测。
2、加快分析效率：微流体设备的微型化设计可以缩短样品处理时间、减少样品和试剂消耗，实现自动化操作，从而提高检测效率。
3、提高便携性和可及性：微流体生物传感器体积小巧便携，适合用于临床就近检测，减少对专业设备和人员的依赖。
4、实现无创性液体活检：微流体生物传感器可以从血液等易获取的体液中检测循环肿瘤细胞、外泌体和游离DNA等生物标志物，实现无创性早期癌症诊断和监测。
5、支持个性化医疗：能够同时检测多种癌症生物标志物，为肿瘤分子特征的综合分析提供支持，有助于制定个性化的治疗方案。
6、改善医疗资源管理：微流体生物传感器的快速、灵敏和便携特性，可以帮助更好地预测疾病发生率，优化医疗资源的分配。
总体而言，微流体技术与先进检测技术的结合，为早期癌症检测提供了显著优势，包括增强检测灵敏度和选择性、提高检测效率和可及性、支持个性化医疗，有助于改善患者预后和优化医疗资源管理。
纳米材料通过其独特的物理、化学和光学特性显著提升了微流控生物传感器的性能，具体表现如下：
1、增强灵敏度和选择性：
金纳米粒子、碳纳米管等纳米材料具有高表面积和优异的电化学、光学性能，可以大幅增强生物分子的检测信号。
量子点等纳米材料可以发出特定波长的荧光，实现多重生物标志物的同时检测。
特殊结构的纳米材料如“热点”结构，可以大幅增强拉曼信号，提高检测灵敏度。
2、提高捕获和富集能力：
磁性纳米粒子可以与目标生物分子特异性结合，在外加磁场作用下实现高效分离和富集，从而提高检测灵敏度。
纳米材料的高表面积有利于更多生物探针的固定，增强与目标分子的结合能力。
3、改善集成性和稳定性：
纳米材料可以与微流体器件进行深度集成，实现更紧凑、便携的设备设计。
一些纳米材料如石墨烯具有优异的机械强度和化学稳定性，有利于提高微流体生物传感器的长期使用性能。
图1.微流体生物传感器的优点包括低误差、低样品使用量、小型化、减少对专业人员的依赖、污染少、检测速度快、吞吐量高、成本低。
图2.过去五年开发的用于癌症早期检测的微流体装置的特征。
图3.（A）基于电化学免疫传感器的微流体设备组件和装配顺序，以及用于黑色素瘤细胞检测的MC1R-Ab-PANI/SPE电化学免疫测定方案。（B）基于电化学适配体传感器的微流控设备的工作原理图和完整分析系统示意图。
图4.（A）使用基于Au@SiO2阵列的高活性SERS基板的微流体装置。（B）基于SERS适配体的微流控芯片用于肝细胞癌CTC捕获、SERS测量和单细胞表型分析的工作流程。（C）用于在SERS平台表面介电泳沉积CTC的微流控芯片示意图。
图5.（A）显示了用于sEVs定量的液滴数字ExoELISA的示意图。（B）以DTBP为免疫磁珠的微流体系统用于cfNAs分离的操作原理。（C）多重微流体生物标志物检测系统。
图6.（A）与肽功能化硅纳米线结合的微流体装置。（B）基于AlGaN/GaN HEMT阵列的微流体器件。（C）CTC捕获和检测过程的示意图。
论文链接：https://doi.org/10.1186/s40364-024-00697-4
