在中美貿(mào)易關(guān)系中，芯片成為核心焦點(diǎn)。而芯片在生物醫(yī)療上也有著不小的價(jià)值，并且也是一條不容忽視、日新月異的科技主賽道。

2019年5月，著名學(xué)術(shù)期刊《Microsystems & Nanoengineering》發(fā)表了一項(xiàng)研究成果——一個(gè)集成的微流體治療芯片Therapeutics-on-a-Chip，能夠經(jīng)濟(jì)且高效地將治療性蛋白質(zhì)合成及純化。這對(duì)于解決相關(guān)藥品的全球運(yùn)輸問(wèn)題，尤其是對(duì)于偏遠(yuǎn)貧困地區(qū)的患者來(lái)說(shuō)，有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

該項(xiàng)突破的基礎(chǔ)，就在于微流控。

時(shí)至今日，微流控的研究早已超出了學(xué)術(shù)界的范疇，它很可能成為信息科學(xué)和生命科學(xué)之間溝通的橋梁，在未來(lái)五年、十年或者十五年中發(fā)展成舉足輕重的產(chǎn)業(yè)。

生命科學(xué)、醫(yī)療診斷，均是“戰(zhàn)場(chǎng)”

微流控技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代，材料科學(xué)和流體移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了微流控的繁榮。

雖然僅出現(xiàn)了將近30年時(shí)間，但微流控發(fā)展相當(dāng)迅猛，被稱(chēng)為下一代醫(yī)療診斷“顛覆性技術(shù)”。如今全球范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)基于微流控的解決方案公司的數(shù)量遠(yuǎn)超過(guò)一千家，其中包含了眾多的初創(chuàng)公司。

微流控是一種精確控制和操控微尺度流體的技術(shù)，又稱(chēng)其為芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab-on-a-Chip）或微流控芯片技術(shù)。

▲微流控芯片常用的3種材料

微流控芯片常用的制備材料有：硅、玻璃、聚合物等。其顛覆性創(chuàng)新在于把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過(guò)程，使得傳統(tǒng)的檢驗(yàn)過(guò)程在離開(kāi)中心實(shí)驗(yàn)室的條件下，同樣可以進(jìn)行分析和檢測(cè)。

微流控芯片有著強(qiáng)大的集成性，可以同時(shí)大量平行處理樣品，具有集成小型化、自動(dòng)化、高通量、樣本及檢測(cè)試劑消耗少、污染少等特點(diǎn)。也因此，應(yīng)用范圍極廣，包括醫(yī)療診斷、生命科學(xué)、運(yùn)動(dòng)競(jìng)技、國(guó)防科技、司法鑒定、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

① 生命科學(xué)領(lǐng)域：加速基礎(chǔ)研究和藥物研發(fā)

生命科學(xué)領(lǐng)域，微流控廣泛應(yīng)用于細(xì)胞分選、藥物篩選、器官集成芯片與器官仿生等，加速生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和藥物研發(fā)。Illumina、賽默飛世爾均是該領(lǐng)域的參與者。

其中，利用微流控芯片集成功能制作的器官芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)藥物或化學(xué)物質(zhì)在非活體環(huán)境中研究活體環(huán)境的交互反應(yīng)，用于了解、評(píng)估疾病、藥物、化學(xué)物質(zhì)與食物等對(duì)人類(lèi)影響的3D芯片設(shè)備。“器官芯片”這一技術(shù)在2016年的達(dá)沃斯論壇上入選了年度十大新興技術(shù)之一，被譽(yù)為與新燃料電池和無(wú)人駕駛汽車(chē)齊名的新興技術(shù)。

FDA與Emulate, Inc. 簽訂了題為“可將Organs-on-Chips技術(shù)作為毒理學(xué)測(cè)試平臺(tái)，用于對(duì)影響人類(lèi)的健康和安全的研究”的協(xié)議。這意味著，在美國(guó)，器官芯片對(duì)新藥篩選的結(jié)果得到FDA的承認(rèn)，也就是說(shuō)在藥物篩選階段可直接跳過(guò)活體動(dòng)物試驗(yàn)環(huán)節(jié)，在器官芯片上進(jìn)行。

這一協(xié)議也充分說(shuō)明了微流控生命科學(xué)領(lǐng)域布局微流控的戰(zhàn)略性意義。

② 醫(yī)療診斷：IVD巨頭們的競(jìng)技場(chǎng)

目前來(lái)講，微流控的最大的產(chǎn)業(yè)化場(chǎng)景還是在于體外診斷，廣泛應(yīng)用于IVD領(lǐng)域的血?dú)鈾z測(cè)、生化檢測(cè)、免疫檢測(cè)等。

因此，微流控技術(shù)也成為了IVD巨頭們的競(jìng)技場(chǎng)。同時(shí)，由于微流控技術(shù)新穎，還有很多發(fā)力的空間，這一領(lǐng)域也涌現(xiàn)了大量初創(chuàng)企業(yè)。

在產(chǎn)業(yè)化中，微流控一般分為以下幾大類(lèi)型：壓力推動(dòng)式微流控、離心力推動(dòng)式微流控、液滴微流控、數(shù)字化微流控、毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)微流控等。

壓力推動(dòng)式微流控：主要利用氣壓或者液壓來(lái)推動(dòng)流體在芯片中的運(yùn)動(dòng)，在微流控產(chǎn)業(yè)化中出現(xiàn)的最多。

代表產(chǎn)品：

• 丹納赫Cepheid的全自動(dòng)分子診斷平臺(tái)GeneXpert；

• 生物梅里埃的PCR儀Filmarray；

• 羅氏診斷的PCR儀cobas Liat；

• Atlas Genetics用于傳染病診斷的Atlas Genetics io；

• 博暉創(chuàng)新的HPV分子診斷全自動(dòng)分析儀；

• 華邁興微的微型化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)M2；

• 理邦儀器的磁敏免疫分析儀m16等。

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離心微流控：是利用離心力來(lái)實(shí)現(xiàn)微流控芯片中的芯片的推動(dòng)，在微流控產(chǎn)業(yè)中也占據(jù)著重要地位。

代表產(chǎn)品：

• 美國(guó)愛(ài)貝斯（Abaxis）即時(shí)生化檢測(cè)儀Piccolo Xpress；

• 天津微納芯科技的生化檢測(cè)儀Pointcare M；

• 博奧晶典的恒溫?cái)U(kuò)增微流控碟式芯片檢測(cè)平臺(tái)等。

液滴微流控：在微流控芯片中對(duì)液滴進(jìn)行操控。最大的運(yùn)用場(chǎng)景是數(shù)字化PCR。

代表產(chǎn)品：

• 伯樂(lè)數(shù)字化PCR儀QX200；

• 賽默飛世爾QuantStudio? 3D數(shù)字PCR系統(tǒng)。

毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)微流控：指利用毛細(xì)力來(lái)提供液體運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的微流控技術(shù)。

代表產(chǎn)品：

• 雅培美艾利爾的免疫診斷POCT儀Triage、

• 微點(diǎn)生物的免疫診斷儀器mLabs等。

這里還要特別提到一種微流控技術(shù)：主動(dòng)式微流控，指通過(guò)儀器內(nèi)部精密控制芯片內(nèi)反應(yīng)腔結(jié)合閥門(mén)裝置，控制液體反應(yīng)的位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液體在芯片內(nèi)流動(dòng)狀況，定量控制反應(yīng)樣本體積，從而達(dá)到流量精確可控的一種微流控技術(shù)。

代表：嵐煜生物在全球范圍內(nèi)首家提出了主動(dòng)式微流控概念。優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)時(shí)間可控，可與化學(xué)發(fā)光或時(shí)間分辨熒光技術(shù)相結(jié)合。嵐煜生物借此在兩年時(shí)間內(nèi)獲得3500萬(wàn)元A輪融資，在2018年9月又迎來(lái)了險(xiǎn)峰旗云5000萬(wàn)的B輪融資。

75%的高集中度下，中國(guó)企業(yè)涌現(xiàn)

微流控市場(chǎng)，正吸引著來(lái)自多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域越來(lái)越多的廠商紛至沓來(lái)。

根據(jù)Yole最近發(fā)布的《微流控產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀-2019版》報(bào)告，2018年全球微流控產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到87億美元，2019-2024年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)11.7%，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到174億美元。

而在中國(guó)市場(chǎng)，微流控產(chǎn)品銷(xiāo)售額將從2017年的1.71億美元增長(zhǎng)至2023年的7.541億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）高達(dá)28%。

但落地到產(chǎn)業(yè)端應(yīng)用上，以微流控常見(jiàn)的醫(yī)療診斷方向?yàn)槔袊?guó)市場(chǎng)目前還是由羅氏、雅培、生物梅里埃等大型跨國(guó)廠商來(lái)主導(dǎo)的。

包括雅培、生物梅里埃、羅氏在內(nèi)的診斷和生命科學(xué)領(lǐng)先業(yè)者的戰(zhàn)略集中在其投資組合的拓展上，競(jìng)相收購(gòu)最有前途的微流控技術(shù)公司。

• 2013年9月，生物梅里埃以4.5億美元收購(gòu)BioFire；

• 2014年4月，羅氏以4.5億美元收購(gòu)IQuum；

• 2016年9月，丹納赫以40億美元收購(gòu)Cepheid；

• 2016年底，萬(wàn)孚生物以約1.25億人民幣投資Atlas Genetics，獲得14.95%的股權(quán)。

• 2019年5月，生物技術(shù)公司Meridian Biosciences宣布收購(gòu)GenePOC的分子診斷平臺(tái)。

并購(gòu)標(biāo)的均在微流控技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。總體而言，大型診斷公司通過(guò)收購(gòu)中小型公司獲得了許多有前景或成功的微流控技術(shù)。這與大公司通過(guò)收購(gòu)來(lái)快速完成新技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)軍的一貫做法保持一致。

Yole報(bào)告數(shù)據(jù)同時(shí)顯示，微流控領(lǐng)域目前約有15家領(lǐng)先廠商占據(jù)了75%以上的市場(chǎng)份額，集中度非常高。

由于政策的大力支持，近年從國(guó)內(nèi)科研院所獨(dú)立出來(lái)了許多微流控技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司，中國(guó)微流控產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展非常蓬勃，天津微納芯、杭州霆科生物、微點(diǎn)生物、華邁興微、百康芯、上海速芯等等，都在微流控器件制造方面有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

而基層市場(chǎng)，將成為中國(guó)微流控未來(lái)的主要市場(chǎng)。一方面是由于國(guó)家分級(jí)診療等醫(yī)改走向，另一方面是基層對(duì)于檢驗(yàn)有著巨大的未被滿(mǎn)足的需求。

根據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)年鑒，分散在中國(guó)大地上的91.1萬(wàn)家社區(qū)衛(wèi)生中心、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、村衛(wèi)生室、診所，其中68%是沒(méi)有檢驗(yàn)?zāi)芰Φ?/span>。這將為微流控企業(yè)的未來(lái)發(fā)展提供更大的機(jī)遇。

30年，對(duì)于一種新技術(shù)的發(fā)展，尤其是在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，微流控技術(shù)仍是一種非?！澳贻p”的技術(shù)，它的潛力，有待進(jìn)一步挖掘、釋放。

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