近年来，部分科学界一直在朝着创新生物分析工具的发展前进，这些工具能够达到前所未有的分辨率，并简化分析方案。这是为了满足医学领域发展先进筛查和早期诊断设备的需要。事实上，在大多数严重疾病中，从人体(血液及其成分、唾液、活组织检查等)检测生物物种的痕迹对可能对人类健康产生的影响极为重要。对几种疾病(如癌症或神经退行性疾病或其他疾病)的早期发现可以预测对同一疾病的治疗，并阻止其发展和进展。这将改善有关人员的生活质量，另一方面降低保健费用。然而，在体液可能被用作常规筛查程序和早期发现严重疾病之前，有许多问题要解决。

复杂生物样品的处理和分析是一项具有挑战性的工作，通常需要复杂的方案来预处理复杂的样品[2]。早期诊断往往转化为检测稀释溶液中的少数分子，由于分析的分辨率有限，电流传感器看不到这些分子。此外，在某些筛选程序中，重要的是不影响生物样本[3]的表型，特别是对于某些筛选程序，需要对特定的样品(例如特定的细胞群)进行长时间的分析，因此引入对被分析物不具侵入性的新方法变得很重要。最后，人体行为的异质性及其对医疗治疗的反应要求生物分析工具的发展，与个性化医疗兼容，这转化为设备的发展是便携的，快速的，提供并行的高吞吐量和高内容分析，降低成本。

克服这些问题的一种方法是开发微流控装置和创新的无标签等离子体纳米传感器[4]。

微流体是一门跨学科的学科，专注于少量液体、细胞和颗粒的传输、操作和分析。微流控装置作为生物分析工具[6]已经被几个研究小组开发和利用。这是由于传统生物分析技术的几个优势。事实上，这些设备保证了高便携性，对样品处理的精确控制，简化的样品预处理协议，低样品和试剂的消耗，高分析分辨率和低生产和分析成本。

在文献中有许多用于分析目的的微流控装置的例子。这些技术已经被开发用于DNA检测[8]、蛋白分析[9]和其他生物标志物的检测(例如区分健康细胞和肿瘤细胞，用于表型细胞筛选等)[10-12]。

微流控装置能够处理生物样品，具有很高的准确性和分辨率，简化了分析程序。一个特殊而有趣的例子是用单细胞分辨率[14]筛选细胞群的可能性。

众所周知，单个细胞，即使是外表相同的细胞，其许多特征也不尽相同。由于这种异质性，传统的大量分析细胞的生化分析方法在研究单个细胞时不允许获得丰富的信息。单细胞分析允许研究细胞活动和潜在的新的生物标志物。因此，细胞和细胞悬浮液的连续处理和操作对科学研究和临床诊断应用变得非常重要。通常，细胞是在培养皿等大型环境中培养和分析的。因此，很难在不受其他细胞影响的情况下分析单个细胞。这些问题可以通过使用微流体[15]来克服。

在亚细胞水平或代谢物上分析单个细胞的组成也是至关重要的，这将使传统的细胞分析向前迈进一步。因此，另一个关键的问题是个性化的传感方法，允许在单个细胞水平上达到分析的分辨率[16]。最常用荧光显微镜进行较长周期的细胞监测。然而，用于特定亚细胞染色的荧光染料通常会干扰细胞的发育，改变其表型和代谢。另一个限制是荧光染料漂白速度很快。最后，这项技术只允许研究已知的分子。这些方面使得荧光染色策略在无标记传感方法[17]中不那么可取。这可以做到，例如，集成等离子体纳米器件和拉曼光谱。

拉曼光谱是一种光学技术，可以获得样品的振动光谱。振动谱是由样品的化学组成决定的。特别地，拉曼效应描述了激光器和发射器(例如，一个分子)之间的非弹性散射，由发射器的振动或旋转模式介导。拉曼光谱已被用于确定细胞状态，如活细胞、死细胞、凋亡细胞、增殖细胞、分化细胞、肿瘤细胞或健康细胞。拉曼光谱可以集成在微流控设备中，对生物样品(在单个细胞上)进行精确控制，使其长期处于生理或条件环境中。

这种技术的主要优点是能够以无标签的方式进行分析，减少了对生物样品进行预处理的步骤;由于每种生物物质都有特定的指纹，分析的特异性使得在水溶液中分析生物物质成为可能。

主要缺点是在样品和激发源之间的相互作用过程中可能发生拉曼效应，这被转换成非常微弱的信号，很难检测到。因此，将等离子体纳米器件集成到微流控器件中是非常重要的，这些器件可以增强拉曼信号。

这些是金属纳米结构，当被激光激发时，表面等离子体会产生，在共振条件下，靠近等离子体的发射体散射增强。这方面的一个例子是表面增强喇曼散射(SERS)。SERS描述了将分子放置在金属纳米结构或粗糙金属表面的近场内对拉曼散射的增强。迄今为止记录的最高增强约为10次¹⁴，在粗糙的银表面实现，允许检测生物样品在femtomolar浓度，很少分子在一个非常稀释的样品[18]。最后，纳米结构的高空间分辨率允许解析非常复杂的混合物，简化了生物样品[19]的预处理协议。

承认

我们感谢欧洲项目EUROMBR(批准号no. 2)的支持。608104)和卫生部青年科研人员项目“利用集成等离子体纳米器件的微流控平台对癌细胞进行高通量分析以进行治疗评价”(CUP J65C13001350001，项目编号:608104)。卡坦扎罗“大希腊”大学实验与临床医学系纳米技术实验室获批GR-2010-2311677)。

参考文献

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引用:Perozziello G(2016)结合微流体和等离子体技术用于细胞筛选的创新生物分析工具。J Biochem Analyt Stud 1(1): doi http://dx.doi.org/10.16966/2576-5833.e101

版权:©2016 Perozziello G.这是一篇开放获取的文章，在知识共享署名许可协议的条款下发布，该协议允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制，前提是注明原作者和来源。

出版的历史:

收到日期:2016年2月22日

接受日期:2016年2月24日

发表日期:2016年2月29日