光子学在实时诊断中的作用

13 四月 2020

现场诊断（POC）的目的是在现场诊断病人，而不是在医疗机构。

世界卫生组织将 POC 设备定义为符合其 ASSURED 标准的设备：这类检验必须经济实惠（A）、灵敏（S）、具体（S）、用户友好（U）、快速/可靠（R）、无设备（E）并且可交付（D）给最终用户。

光学器件在 POC 检验和诊断中发挥着关键作用。光纤和光学微系统的最新进展使得生物医学光学和微流控技术得以成功结合。这为 POC 设备提供了一个强大的平台，可以对各种特性和生物标记进行成像。

POC 技术

目前，POC的最大限制在于达到准确性所需灵敏度的能力。成像技术可以极大地提高这类设备的灵敏度，但大多数仍处于早期开发阶段；在简单地确定某种生物分子存在与否方面，POC 检验历来是最为有效的。

例如，针对 HIV 的非成像 POC 检验非常成功。这是目前为数不多被认为处于后期阶段的一种 POC 检验，有望提供一个基准，在此基础上构建基于成像的、更为复杂的技术。

消费电子产品也可以提高基于成像的 POC 检验的可行性。高性能的手机相机已经变得无处不在。虽然需要解决安全性和合规性问题，但手机便携、小巧，且具有成本效益，并且可以轻松连接芯片实验室技术。

这类芯片可以达到所需要的灵敏度水平，并且可以实惠地进行规模生产。这在很大程度上是由于硅光子生物传感器的材料和光学特性的进步。而且这类芯片因其体积小、灵敏度高、整体坚固性和可靠性高，因此非常有前途。

此外，基于 LED 的荧光系统已在临床试验中有效使用。与明场显微镜相比，这类系统具有更高的灵敏度，并缩短了检测的时间。对于细胞计数应用来说，荧光是一种特别强大的技术，特别适用于检测少量细胞和病原体，以及对白细胞进行计数，即使在低浓度下也是如此。

例如，西蒙弗雷泽大学的一个研究小组正在使用荧光成像来灵敏地检测活细胞内的 RNA 分子。这是一种有用的应用，可以了解通过 RNA 调节的正常细胞的功能，也可以了解 RNA 病毒如何在细胞中发挥作用。

最后，许多公司正在开发在 POC 方面使用 PCR 的方法。例如，ExcitePCR 正在努力构建一套用于现场病原体检测的系统。由于生物系统经常发出荧光，因此测量 PCR 反应的光学解决方案是量化 POC 检验的有用工具。