新型微流体设备为护理带来负担得起的肾脏检测

新型微流体设备为护理带来负担得起的肾脏检测

慢性肾脏病 (CKD) 影响着全球超过 8 亿人，且往往诊断得太晚而无法接受有效干预。早期检测取决于生物标志物的准确测量，例如肌酐和尿白蛋白与肌酐比值 (UACR)。虽然尿液检测是非侵入性的且信息丰富，但标准方法既耗时又昂贵，并且需要专门的设施。现有的护理点设备提供了便利，但对于许多用户来说仍然过于昂贵或技术复杂。因此，迫切需要一个强大、负担得起且用户友好的平台来临床精确地测量尿肌酐。由于这些挑战，需要新的方法来开发可用于 CKD 筛查和监测的诊断工具。

马尼托巴大学的研究人员与临床和技术合作伙伴合作，开发了一种用于尿液肌酐检测的低成本被动微流体装置。于 2025 年 4 月 2 日发布（doi：10.1038/s41378-025-00880-z）微系统与纳米工程该研究描述了“UCR芯片”的设计、制造和验证。该设备使用基于颜色的 JAFFE 反应和压力平衡流量系统来提供快速、稳定的测量。通过消除对外部泵或电力的需求，UCR 芯片为经济实惠、分散的肾功能测试铺平了道路。

UCR-CHIP 集成了两项关键创新：被动两相压力补偿系统 (2-PPC) 和专为尿液和试剂之间精确的 1:5 混合比而设计的微流体通道网络。此设置可确保化学反应的一致性和比色信号的快速稳定。当肌酐在碱性条件下与苦味酸相互作用时，Jaffe 反应会产生橙色复合物，该芯片可通过 USB 显微镜平台实现可量化的光学读数。 7 分钟内即可实现信号稳定，ChIP 可以在 30 分钟内保持检测稳定性，这与传统检测相比有了显着改进。技术验证表明，动态线性检测范围高达40毫米，检测下限为0.521毫米，覆盖整个临床范围。与商业即时护理系统相比，UCR 芯片表现出可比或更好的准确性，并且人工尿液基质的干预更少。此外，具有流动持续时间的光栅观察窗的优化窗口提高了信号均匀性并缩短了填充时间。该器件采用干膜光刻技术制造，精度高，并且具有可扩展性和可重复性。这些功能共同使 UCR 芯片成为便携式诊断的有吸引力的平台。

我们的目标是创建一种与葡萄糖试纸一样易于使用的诊断工具，但具有实验室肌酐测定的准确性。 UCR 芯片通过将微流体精度与用户友好的设计相结合来满足这一需求。它有可能改变我们检测和治疗肾脏疾病的方式，特别是在资源贫乏的地区。 “

弗朗西斯·林博士，共同高级作者

林博士强调，该设备的经济性和可扩展性是广泛公共卫生部署的重要优势。

除了 CKD 筛查之外，UCR 芯片还为从运动医学到孕产妇护理和药物检测等各种场景中的实时健康监测提供了更广泛的平台。研究人员设想将该芯片与类似的尿白蛋白微流体装置集成，以同时测量 UACR（肾脏损伤的关键标志物）。该设计还适合未来使用酶测定或基于荧光的检测进行升级，以提高特异性。 UCR 芯片结构紧凑、经济高效且无需电力，代表着朝着针对临床和家庭环境量身定制的公平护理点诊断迈出的重要一步。

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