Lab Chip：华裔科学家发明便携式白细胞计数器

白细胞（White blood cells或leukocytes）是免疫系统的斗士，当感染性病原体或疾病袭击人体的时候，免疫系统就会派遣更多的白细胞加入战斗，产生免疫应答，这也就是说检测这些细胞的数量，是一种相对简单的分析免疫情况的方法。

目前，大多数白细胞计数都要通过中央实验室的大规模设备完成，在医院，如果一位医生收集到了患者血液样品，通常需要数天时间才能得到详细结果。近期来自加州理工学院，LeukoDx公司的研究人员开发出了一种便携式设备，能在几分钟内，用扎指头的方式就能获得结果。

 领导这一研究的是著名华裔科学家戴聿昌教授，戴教授在1989年曾利用体积电路的制程技术发明了世界上第一个微米大小的静电马达，因而成为微机电系统（MEMS）领域先驱学者之一。他在微机电元件及系统，微流体，生物芯片和人体神经植入器件研究方面发表了多项具有里程碑意义的著作，也培育了无数的著名大学教授和领导人才。

对于这一最新成果，他表示，“我们的这一新系统十分合适用于医院或是中央临床设备”，“这首次实现了即时检验。”

便携式白细胞计数器可以用于改善针对患有慢性疾病，比如白血病或其它癌症患者的门诊监测。而且也可以通过组合使用，帮助偏远地区的远程医疗，甚至可以用于宇航员，宇航员长期暴露于辐射中，利用这一设备，当他们还在太空中的时候就进行检测。这一研究成果将公布于4月7日发行的Lab on a Chip杂志上。

白细胞共有五种，每一种都有各自不同的功能，这意味着如果能分别计数将带来极大的帮助。在一般情况下，淋巴细胞会利用抗体攻击某些病毒和细菌；中性粒细胞尤其擅长对抗细菌；嗜酸性粒细胞能靶向寄生虫和某些感染病原体；单核细胞能对炎症作出应答，并补充身体组织内的白细胞，而最罕见的一种：嗜碱性粒细胞则被用于攻击某些寄生虫。

“如果我们能给医生的办公室里安置一台快速的白细胞计数器，”文章的第一作者，研究生史文典说，“那么在处理病毒感染或细菌感染的时候，就能立刻得到结果，医生就能对症下药。”

这一设备能够完成白细胞样品内所有五种细胞的计数，精确区分四种主要亚型：淋巴细胞，单核细胞，嗜酸性粒细胞，和中性粒细胞。此外，还可以检测出临床检验中第五种细胞：嗜碱性粒细胞的异常表达，这些细胞十分罕见（只占所有白细胞不到1％的比例）。

 （经处理的血液样品流过一种微流体通道（左下），样品发出的荧光能用于计数四种主要类型的白细胞）

整个新系统大小为12" x 9" x 5"，很容易作成一个手持设备，因此可以应用于多个方面。

在这篇论文中，研究人员还设计了一种通过三种染料染色白细胞的检测方法，通过激光激发出明亮的荧光。血液样本首先要通过燃料处理，第一种燃料结合白血病细胞核中的DNA上，这样就能方便的将白细胞与红细胞区分开来，另外两种燃料则能区分不同的白细胞。

这一便携式设备的关键部位在于一个50微米长的有机硅透明通道，横截面只有32微米，以确保同一时间内只有一个白细胞可以通过这个通道检测区域。

染色后的血液样品经过这种微流体通道到达检测区域的时候，激光就会引发它们产生荧光，反射光再由镜子分割为两束，分部代表绿色和红色的荧光。

利用这种染色法，研究人员可以分析不同白细胞发出的红色和绿色光的特征量。因此高度精确的判断白细胞数量。

史文典表示他的最终目标是开发一种便携式装置，帮助慢性疾病患者。“这些患者希望能在治疗和正常生活之间寻找一种平衡，而我们的这一设备，就能帮助他们在家里监测身体变化。”

DOI: 10.1039/C3LC41059E

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Four-part leukocyte differential count based on sheathless microflow cytometer and fluorescent dye assay

Wendian Shi ,  Luke Guo ,  Harvey Kasdan and Yu-Chong Tai.

Leukocyte differential count is one of the most frequently ordered clinical tests in hospitals. This paper reports a point-of-care test for the leukocyte count by using a microflow cytometer and a fluorescent dye assay. The dye assay relied on fluorescent detection alone to count leukocytes in blood and to identify leukocyte subtypes. By combining the fluorescent assay with a sheathless microflow design, the proposed method achieved a minimal sample volume by eliminating excessive dilution and sheath flow. In this paper, a four-part leukocyte differential count including lymphocyte, monocyte, neutrophil and eosinophil was demonstrated, and the whole test consumed only a small amount of blood (5 μL) and reagents (68 μL in total). The merits of minimal sample volume, long reagent shelf life and portable instrument made this method optimal for point-of-care applications.

(责任编辑：xiujuan.he)