微粒操控技術(shù)+生物芯片，加速國內(nèi)體外診斷行業(yè)發(fā)展

在體外診斷領域，臨床上大部分所用的檢測方法如酶聯(lián)免疫檢測、化學發(fā)光和電化學發(fā)光等，已有數(shù)十年歷史之久。在中國，海外巨頭至今仍占據(jù)市場大部分份額，國產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出小而散的競爭格局，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，同時有儀器和試劑生產(chǎn)能力的國內(nèi)企業(yè)鳳毛麟角，更未出現(xiàn)非常有競爭力的國內(nèi)龍頭。

近兩年的新冠檢測打開了IVD企業(yè)賺快錢的通路，市場對其關(guān)注度大幅提升，但新冠檢測帶來的業(yè)績爆發(fā)，并不是技術(shù)革新帶來的。目前體外診斷在通量上有發(fā)光檢測技術(shù)，小型化有多種微流控技術(shù)，國外巨頭所強勢壟斷的化學發(fā)光和電化學發(fā)光是現(xiàn)階段免疫檢測技術(shù)制高點，但有創(chuàng)新公司希望能尋找新一代技術(shù)突破壁壘，為IVD行業(yè)帶來新思路。

其中，IVD企業(yè)微奧云致力于以微粒操控（MMC）技術(shù)為核心的生物傳感器、生物芯片、檢測儀器系列產(chǎn)品的研發(fā)、制造和產(chǎn)品銷售。項目創(chuàng)始人兼CTO劉曉竹于近期分享了他對于體外檢測賽道的見解，以及他和團隊發(fā)明的新一代微粒操控快檢技術(shù)。

內(nèi)卷的IVD賽道，需要突破性技術(shù)

新冠不是第一個大流行病，也不會是最后一個。在這一次大流行期間，人們開始習慣現(xiàn)場檢測或者說現(xiàn)場取樣，看到需求的許多IVD企業(yè)都紛紛整合資源建立新冠管線，但隨著醫(yī)保連續(xù)的降價和藥監(jiān)局的集中采購把新冠檢測價格壓至極限，勞動密集型和政策驅(qū)動的錢已經(jīng)難以支持很多IVD及相關(guān)企業(yè)的增長。

沒有突破性技術(shù)，企業(yè)終究只在內(nèi)卷嚴重的紅海市場尋找生機。

體外檢測本就是一個技術(shù)發(fā)展較為緩慢的行業(yè)，1959年羅莎琳·耶洛發(fā)明了放射性免疫檢測（RIA），在放射免疫分析不斷發(fā)展的半個世紀中，RIA檢測品種多達近千種，覆蓋各個領域。在國內(nèi)，有三千多家醫(yī)療機構(gòu)曾應用RIA檢測技術(shù)，就在去年，深圳還有機構(gòu)在采購放射免疫檢測設備。

1970年代，以酶聯(lián)免疫為代表的第二代檢測技術(shù)誕生，提供了快速、廉價、方便、無放射性污染的分析測定，雖然靈敏度低于RIA，但迅速地應用于各種生物活性物質(zhì)及標志物的臨床檢測，并在臨床應用中逐步取代了放免技術(shù)。

90年代出現(xiàn)了技術(shù)壁壘更高的電化學發(fā)光免疫技術(shù)，儀器涉及微量加樣、無損分離、化學發(fā)光、光學信號檢測等技術(shù)，市場至今被羅氏、雅培、西門子、丹納赫等巨頭壟斷。

雖然近10年來，國內(nèi)IVD企業(yè)快速成長，部分技術(shù)在追趕中，尤其是生化和酶聯(lián)免疫，但是化學發(fā)光的國產(chǎn)率只有20%，儀器以封閉設計為主，下游客戶需要持續(xù)購買高昂的試劑。

總體來說，中國的IVD賽道集中度低，海外巨頭占據(jù)市場50%的份額，國產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出小而散的競爭格局，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，同時有儀器和試劑生產(chǎn)能力的國內(nèi)企業(yè)鳳毛麟角。

正是看到了這樣的市場情況，微奧云創(chuàng)始人劉曉竹決定回國創(chuàng)業(yè)。劉曉竹于2011年在田納西大學聯(lián)合微流控與微機電系統(tǒng)專家、Jayne Wu教授的團隊，首次將微粒操控技術(shù)應用到傳染病檢測中。

據(jù)劉曉竹介紹，微粒操控作為全新檢驗技術(shù)平臺，能夠加速親和性反應，同時利用電學直接檢測結(jié)果，能夠檢測市面80%基于液相的檢測項目。

2016年，劉曉竹博士回國推進微奧云項目，希望微粒操控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，為中國體外診斷行業(yè)作出貢獻。目前，微奧云致力以微粒操控技術(shù)為核心的生物傳感器、生物芯片、檢測儀器系列產(chǎn)品的研發(fā)、制造。

微粒操控技術(shù)與生物芯片

微粒操控技術(shù)的原理，是利用電極在生物芯片上特定的排列組合，產(chǎn)生類似微電泳的效應，主動控制并加速待測目標與生物探針結(jié)合，通過電信號感知結(jié)合變化。

美國體外診斷上市公司Meridian總經(jīng)理曾公開評價，微粒操控技術(shù)會是未來一系列易用的、快速的檢驗診斷方案的基石。

“顧名思義，微粒操控技術(shù)控制的是微生理系統(tǒng)中的細小微粒，比如抗原、抗體、核酸、細菌甚至小分子等。過往技術(shù)的反應過程一般是靠熱擴散和布朗運動，微粒操控可以主動控制微粒在溶液中的方向，大幅提升反應效率?！?/p>

根據(jù)微奧云介紹，該技術(shù)提升了免疫反應效率，使整個免疫反應時間縮短到5-60秒，抗體檢測極限降低到10-15g/mL，可拓展至上千種免疫檢驗項目。

微粒操控技術(shù)與生物芯片密切相關(guān)，為了產(chǎn)生控制微粒的拉力，需要非常高的電場強度，也就是需要提升電壓強度或縮短距離，只有在生物芯片上，才能把電機做到微米甚至亞微米級別。

“生物芯片中的微納加工技術(shù)是微粒操控技術(shù)的一個底層基礎?！眲灾裾f到。

微納加工技術(shù)是指加工尺度為微米、納米尺度的零件及零件制成部件或系統(tǒng)的加工技術(shù)，主要步驟包含薄膜制備、掩模制備、圖形形成及轉(zhuǎn)移。

之后還需要完成傳感，將生理活動中物理或化學信息轉(zhuǎn)換為光學、電學、力學信號。例如：若需轉(zhuǎn)換為光學信號，可利用熒光標記和化學或電化學發(fā)光等方法；轉(zhuǎn)換為電信號，可利用納米孔測序等方法；轉(zhuǎn)換為力學信號，可利用吸附引起微梁變形或振動信號的變化。

自1994年Affymetrix生產(chǎn)出全球第一塊商業(yè)化生物芯片開始，美國至今仍引領全球生物芯片產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，占據(jù)40%的全球生物芯片技術(shù)專利，此外北美市場約占全球生物芯片總市場的半壁江山。

根據(jù)GIA信息顯示，2020年美國生物芯片市場規(guī)模為52億美元，占全球市場份額的40.1%。中國生物芯片市場規(guī)模約為11億美元，占全球市場份額的8.4%。兩國差距明顯，但預測中國2025年生物芯片市場規(guī)模將超過180億元，未來市場容量巨大。

劉曉竹看好生物芯片在國內(nèi)的發(fā)展趨勢：“生物芯片和傳統(tǒng)的IC芯片設備流水線可以共用，其中有些工藝會不一樣，肯定是需要時間去摸索和沉淀的。國內(nèi)基礎設施或人才方面的確是要滯后一些，但是我覺得追趕起來會很快，差距也在逐漸縮小。”

POCT場景廣泛，

最終目標是健康管理市場

據(jù)微奧云介紹，目前公司的主營產(chǎn)品為微粒操控芯片閱讀儀、生物芯片及云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。根據(jù)不同的應用場景，有相應的產(chǎn)品形態(tài)。如手掌大小的閱讀儀、傳感器，適合用于海關(guān)毒品檢測等需要現(xiàn)場執(zhí)法的情況。家用微波爐大小的閱讀儀適合用于醫(yī)院或者檢測機構(gòu)的大規(guī)模樣品檢測情景。

在承載微粒操控技術(shù)的生物芯片方面，微奧云已開發(fā)出單通道、雙通道、9通道和96通道的不同芯片，搭配儀器進行使用。

在劉曉竹的商業(yè)模式規(guī)劃中，第一步是to G或面向科研機構(gòu)及高校。目前微奧云與國內(nèi)的實驗室進行合作開發(fā)，如公司和國內(nèi)某禁毒學院合作，微奧云產(chǎn)品可進行現(xiàn)場的毒品快速檢測，如芬太尼和合成類大麻素等。此外，微奧云也和國內(nèi)某動物疾控中心合作，進行了多通道現(xiàn)場人畜共患病檢測的場景應用，包括了口蹄疫、布魯氏桿菌病等檢測。

“To G做的技術(shù)，可以用到to B場景的。但我們最終更希望進入到to C階段，實現(xiàn)家用常見疾病的監(jiān)測和食品安全檢測等等，成為守護家庭的安全衛(wèi)士?！眲灾窠榻B到。

“To C的場景，我們首先想做革蘭氏陰性菌的檢測，傷寒就是革蘭氏陰性菌肺炎引起的。這種細菌的檢測場景很廣泛，可以做成標桿產(chǎn)品?！?/p>

和發(fā)達國家相比，中國的IVD人均年消費額只有7美元，接近美國的1/9、日本的1/6、西歐的1/4——具有上升空間。究其原因，供給端方面，我國IVD產(chǎn)業(yè)起步晚，技術(shù)落后，檢測標的物種類和檢測方法數(shù)量和國外差距大——美國和日本能提供的檢測項目超過5000種，而中國目前只有2000種。

細分到POCT，發(fā)達地區(qū)優(yōu)勢也很明顯。從全球來看，美國地區(qū)市場規(guī)模占比高達47%，是最大的POCT消費區(qū)域，歐盟市場規(guī)模達占比為30%，是第二大POCT消費區(qū)域，在印度、中國、巴西等發(fā)展中國家，POCT市場基數(shù)較低，但潛力大，是全球市場規(guī)模擴大的主要動力。

目前，我國POCT產(chǎn)品總體而言處于成長期，其中市場增速比較快的有感染類、心臟標志物等細分領域。在國際上糖尿病和心臟標志物產(chǎn)品已經(jīng)進入成熟期，未來我國這些產(chǎn)品還有很大的上升空間。

“心梗是糖尿病人死亡的一大誘因，我們認為可以在糖尿病檢測儀器上集成監(jiān)測心臟標志物的功能，以提前預警，這樣提升病人的生活質(zhì)量”對于微奧云的目標和使命，劉曉竹有更廣闊的想法，“這種健康管理需求是非常大的，我們希望最終的目的能改善廣大國人甚至全球人們的生活質(zhì)量，提高健康水平?！?/p>

審核編輯 ：李倩