红细胞输注是临床救治不可或缺的核心干预手段，广泛应用于创伤复苏、外科手术、重症监护及各类血液病的诊疗实践。红细胞置于 1‑6℃低温条件下保存时，会发生生化、结构与功能层面的渐进式病理性改变，即红细胞储存损伤（RSL）。该损伤会直接降低输注后红细胞的体内存活效能，带来不容忽视的临床安全隐患。传统检测手段大多依赖细胞群体的平均化检测指标，缺乏单细胞分辨能力，难以捕捉细胞亚群异质性，也无法有效表征微循环层面的功能缺陷。芯片实验室（LOC）与器官芯片（OOC）技术能够仿生重建体内微循环微环境，在生理剪切应力条件下实现红细胞力学表型的高通量单细胞定量解析，为推动输血医学从基于保存时长的经验化管理，迈向以功能为导向的精准诊疗实践提供了全新技术路径。

针对上述行业痛点与技术发展现状，重庆市血液中心副主任田耘博、输血研究所主任黄霞、副主任杨俊鸿，联合香港中文大学李中教授团队，在Research期刊发表综述论文“Microfluidic Chip Platforms for Red Blood Cell Storage Lesion Quality Control and Precision Transfusion”，系统梳理该方向的技术体系、应用场景与转化前景。

图1. 微流控芯片用于RSL质控与精准输血整体框架示意图：本图系统呈现LOC与OOC在RSL质量控制及精准输血领域的应用逻辑，对比展示传统检测手段存在仅可获得群体平均数据、无单细胞分辨率、生理相关性不足等固有局限；阐释微流控平台核心技术优势，同时梳理标准化低温储存条件下，从芯片质控筛查、储存方案优化，至多组学结合人工智能实现供者特异性精准输血的完整应用链条，勾勒该技术领域的总体研究蓝图。

图2. RSL核心分子机制解析：储存损伤是多层面共同驱动的病理改变，该图从四大关键机制维度进行可视化阐释：膜与细胞骨架重塑过程中血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白复合物发生结构破坏，诱发膜稳定性下降；糖酵解通量下降引发能量代谢紊乱，ATP、2,3DPG耗竭伴随pH值降低；氧化应激持续累积，诱发蛋白损伤、高铁血红蛋白生成；离子稳态失衡进一步介导类凋亡样改变，磷脂酰丝氨酸外翻暴露“被吞噬信号”。上述通路相互耦合，共同介导储存期红细胞形态、力学及功能的进行性劣变，也是后续微流控功能检测的分子基础。

图3. LOC、OOC及内皮芯片（EOC）制备技术体系：微流控器件性能高度依赖加工制造工艺。图中梳理不同层级芯片的主流制备路线：LOC以光刻软刻蚀、3D打印、热压成型、微铣削为四大核心加工手段；OOC在此基础上拓展多层复合组装、数值仿真辅助设计、三维生物打印、多材料一体化集成等进阶制造策略；而EOC作为血管仿生专用亚型，还可采用牺牲模板法、预成型微通道内皮化等定制化工艺，为构建具备生理真实性的体外血管模型提供工艺支撑。

图4. LOC在RSL评估中的多功能应用场景：LOC可实现多维度红细胞生物物理表征：完成红细胞计数、形变行为解析、刚度定量、光学体积表征以及多参数联合分析；依托微收缩阵列实现基于变形能力的红细胞分选与过滤；结合声表面波技术开展溶血与膜脆性评估；通过血袋旁路样本完成检测一致性验证；构建仿生网络开展微循环阻塞模拟；进一步融合人工智能算法搭建智能化质控分析框架。整套体系突破传统方法局限，能够捕捉储存损伤带来的细胞群体功能异质性差异。

图5. EOC评估RSL的应用模式：EOC将平面微流控升级为具备完整内皮腔面的仿生血管体系，还原红细胞与血管壁的生理互作环境。图中分别展示基于该平台开展的红细胞流变学参数测定、红细胞内皮相互作用定量解析；复现病理剪切下微血管血栓形成、机械剪切损伤与溶血发生过程；利用层级化血管芯片完成多血管区段的多参数综合评价。相较于无内皮硬质微通道，EOC可重现糖萼层、细胞粘附、血流阻力等体内关键生理特征，提升储存损伤功能评估的生理相关性。

图6. 微流控技术面向RSL质控与精准输血的未来发展方向：面向临床转化，该图提出四大前沿发展方向：构建血管化多器官芯片（MOC），模拟输注储存损伤红细胞后多器官级联病理反应；微流控检测与多组学、机器学习深度融合，建立“数字孪生血袋”，实现储存损伤的早期预测；推动输血质控从储存时长的时间化管理转向功能评分的分层精准输血模式；依托微流控流体调控能力开发可编程智能血液储存微反应器，动态优化红细胞体外保存微环境，减轻储存损伤。

总结与展望

微流控芯片技术凭借微尺度仿生构建、高通量单细胞解析、生理剪切环境模拟等优势，弥补了传统RSL检测的短板。LOCEOC一体化技术框架不仅可以解析供体个体差异带来的储存损伤异质性，还打通细胞表型与体内微循环效应之间的研究缺口，覆盖智能质量评估、损伤细胞分选、保存方案优化全链条。

但材料生物相容性、制造工艺标准化、检测指标与临床结局的定量关联仍是亟待攻克的关键瓶颈。未来，随着血管化MOC、多组学与人工智能交叉迭代，有望建立以红细胞微循环通过能力为核心的功能化质控标准，催生新一代智能化血液保存系统，持续提升临床输血的安全性与有效性，为输血医学、微循环生物学相关研究提供重要的交叉学科技术平台。

原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.1405