微流控微球累积平台，直接可视化尿白蛋白/肌酐比值-北京永康乐业科技发展有限公司

研究背景

1、CKD现状：慢性肾病（CKD）是全球性健康挑战，影响数百万人，早期无症状易忽视，晚期不可逆，需大规模筛查和持续监测。

2、核心标志物：尿白蛋白/肌酐比值（uACR）是CKD早期筛查和监测的关键指标，其阈值标准为：<30 mg/g（正常）、30-300 mg/g（微量白蛋白尿，可治愈）、>300 mg/g（大量白蛋白尿，不可治愈）。

3、现有方法局限：

传统定量方法（ELISA、放射免疫法、Jaffe反应）：准确性高，但依赖中心化实验室、昂贵仪器和专业人员，难以大规模应用。
简易方法（试纸条、横向免疫测定）：操作简单，但颜色变化模糊、非定量，无法准确计算uACR，且难以识别糖尿病肾病。

鉴于此，香港城市大学陈定璿教授团队开发了一种去中心化、无需仪器的微流控微球累积平台（MMAP），通过整合竞争性免疫测定与适配体识别技术，实现了尿白蛋白和肌酐的同步可视化定量。该平台借助微球累积长度直观反映标志物浓度并计算uACR，在临床样本检测中展现出与医院标准方法高度一致的准确性，且成本低廉、操作便捷。相关研究以“A Microfluidic Microspheres Accumulation Platform for Direct Visualization of Urine Albumin-to-Creatinine Ratio in Patients with Chronic Kidney Disease”为题目，发表在期刊《Biosensors and Bioelectronics》上。

本文要点：

1、该研究开发了一种去中心化、无需仪器的微流控微球聚集平台（MMAP），用于直接可视化慢性肾病（CKD）患者的尿白蛋白/肌酐比值（uACR）。

2、平台原理方面，白蛋白通过竞争性免疫分析抑制磁性微球（MMSs）与聚合物微球（PMSs）的结合，肌酐则通过抗肌酐适体识别释放DNA阻断链，促进MMSs与PMSs的连接；微流控芯片入口的磁分离器会吸附结合后的微球复合物，游离PMSs在滤纸毛细作用下聚集，其聚集长度可实现uACR的视觉定量。

3、实验优化了PMSs浓度、抗体用量、反应时间等条件，该平台对白蛋白和肌酐检测的检出限分别为4.2811mg/L和0.218mg/mL，具有良好的选择性、pH耐受性和重复性。

4、临床测试中，对17份尿液样本的检测结果与医院标准检测方法（放射免疫分析法、Jaffe反应法）高度相关，且能准确区分正常、微量白蛋白尿和大量白蛋白尿对应的CKD分期，相比尿试纸法准确性更高。

5、该平台成本低（约1美元/次）、操作简便，为CKD的大规模筛查和自我监测提供了可靠工具。

MMAP平台之所以能实现白蛋白与肌酐的同步、可视化定量检测，原因在于其整合了两种特异性检测机制并优化了微流控芯片结构。为实现白蛋白检测，研究团队将白蛋白固定于磁性微球（MMSs）表面，并将生物素化抗白蛋白抗体与链霉亲和素修饰的聚苯乙烯微球（PMSs）相结合。如此一来，尿液中存在的白蛋白会通过竞争性免疫反应，抑制磁性微球与聚合物微球之间的免疫亲和结合。

针对肌酐检测，采用抗肌酐适配体——当尿液中存在肌酐时，肌酐与抗肌酐适配体特异性结合，使预先与适配体杂交的单链阻断 DNA（阻断剂）解离释放；该阻断剂随后分别与固定在磁性微球（MMSs）表面的DNA探针P1、聚合物微球（PMSs）表面的DNA探针P2杂交，形成“聚合物微球-阻断剂-磁性微球”的三明治结构。

为可视化这种微球结合状态的变化，将微球反应液加载到微流控芯片中。该芯片在入口处设有磁分离器，内部含亲水微通道，末端则装配滤纸。磁分离器可截留游离的磁性微球及结合态的微球复合物，仅游离的聚合物微球会在滤纸的毛细管引力作用下继续流动，直至被滤纸捕获并在其前端累积。因此，通过视觉观察芯片上聚合物微球的累积长度，即可解读尿液中白蛋白与肌酐的浓度，无需借助任何外部读取设备。