国内微流控技术应用现状及发展趋势

虎威将军

微流控技术的诞生，是研发人员对自动化和高效率不懈追求的结果。
微流控的“微”是指实验仪器设备的微型化，“流”是指实验对象属于流体，“控”代表着在微型设备上对流体的控制、操作和处理。微流控技术属于一种底层技术，交织化学、流体物理、微电子、新材料等多门学科知识。
微流控芯片是微流控技术的下游应用单元，通过微型电子机械系统（MEMS）技术，在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，快速、准确地实现对蛋白质、核酸以及其他特定目标对象的处理和检测。它将原本需要在实验室进行的样品处理、生化反应和结果检测等关键步骤汇聚在一张微小芯片上进行，被业界誉为“芯片实验室”。
微流控芯片具有强大的集成性，能够同时并行处理大量不同样本，具备分析快、耗能少、污染低等特性，因此被广泛应用在生物医学研究、药物合成筛选、司法鉴定等多个领域。
聚焦体外诊断领域
目前，微流控技术主要用于体外诊断（IVD）、细胞捕获及细胞计数等，其中，体外诊断方面的应用最多，占比约83%。
2016年，国务院印发的《“十三五”国家科技创新规划》明确提出，体外诊断产品要突破微流控芯片、单分子检测、自动化核酸检测等关键技术。2017年，科技部印发《“十三五”生物技术创新专项规划》，明确将微流控芯片纳入到新一代生物检测技术当中。微流控芯片与体外诊断的绑定从政策层面得到了支持，国内研发微流控芯片的公司中，有近90%投身于将该技术应用到体外诊断领域。
除了政策驱动之外，体外诊断领域之所以能够成为微流控技术细分市场中占比最大的部分，还得益于体外诊断行业近几年来的迅猛发展。2017年至2019年，我国体外诊断行业市场规模年复合增长率达到18.7%。体外诊断行业发展带动起底层技术的创新，成为最先实现微流控技术落地的行业。
目前，体外诊断行业根据细分市场占比由大到小可以依次分为免疫诊断、生化诊断、分子诊断、现场快速诊断（POCT）、血液诊断、微生物诊断等。其中，应用微流控芯片最多的为POCT，占体外诊断行业微流控芯片应用总量37%左右的份额，其次为分子诊断（34%）。POCT设备对微流控芯片的需求在不断递增，POCT将成为微流控产业发展的最大驱动力。
据统计，国内目前共有微流控技术研发企业近50家。2019年，涉及微流控技术的体外诊断企业中有4家完成了约亿元人民币的融资，分别是融智生物、旌准医疗、新格元生物和岚煜生物。
行业发展方向及痛点
当前，高通量单细胞测序技术的主要瓶颈是技术单一，只能应用于转录组等。而基于液滴微流控技术开发的多组学单细胞测序技术，可以实现一次性同时测定单个细胞中的多种组学信息。同时，微流控芯片不仅节约耗材成本和时间成本，还能集多种检测技术于一体，提高检测效率。受益于技术带来便捷的同时，微流控技术行业的痛点也应该引起我们的关注。
生产工艺复杂，良品率不高
微流控产品的技术门槛高，加工工艺复杂，研发人员需要同时具备扎实的交叉学科知识和专业的微流控技术，否则会导致产品良品率降低。
成本控制与批量生产的难点
近年来，实体经济困难较多，不利于高技术产品研发，降低微流控芯片的生产成本成为企业的迫切需求。
未来，随着3D打印、器官集成芯片、器官仿生、药物活性/毒性研究等有流体参与的各个产业逐步发展，微流控芯片的舞台会更加广阔。

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