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背景:膀胱癌是十大恶性肿瘤之一,其中约95%为移行上皮癌。膀胱移行上皮癌细胞会脱落进入尿液,同时尿液中膀胱癌标志性蛋白的含量也会明显增加,为癌症检测提供了可行的诊断指标。临床检测膀胱癌的方法主要有尿常规检查、膀胱镜检查、尿脱落细胞学检查、静脉尿路造影术和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术等。然而,这些方法各有一定的不足之处,如有创、假阳性率高、易受干扰和费用昂贵等等。目前,临床上缺少一种同时具备高敏感性、高特异性以及低成本等优势的无创检测方法。材料与方法:本研究设计了一种用于膀胱移行上皮癌检测的新型微流控芯片。通过COMSOL Multiphysics软件对微流控芯片的结构进行仿真和优化,筛选出流场更优的微柱阵列;通过硅烷化修饰芯片表面以固定特异性抗体,确定更佳的预处理条件;基于微柱阵列和抗原抗体免疫吸附原理,通过芯片检测尿液样本中癌细胞和蛋白标志物核基质蛋白22(nuclear matrix protein22,NMP22)、膀胱肿瘤抗原(bladder tumor antigen,BTA)以及纤维蛋白降解产物(fibrin degradation products,FDP),对膀胱移行上皮癌进行诊断,并通过联合检测提高芯片检测性能。利用稀释后的尿液样本和长期冻存的芯片探究其灵敏度和时效性。结果:矩形阵列拥有更好的仿真结果,可用于后续芯片设计和制备;硅烷化时间为30 min时,芯片内特异性抗体的固定效果更好;该芯片能够检测出患者组和志愿者组的尿液样本之间膀胱移行上皮癌细胞和膀胱癌蛋白标志物含量的差异;经过多指标联合检测,提高了芯片检测的敏感性和特异性;此外,利用芯片对稀释到2/3的患者尿液样本进行检测,发现了尿液样本和对照组之间的显著性差异,说明芯片具有良好的灵敏度;最后,在-20℃环境下冻存180天的芯片的检测性能仍没有发生明显改变,说明芯片具有很好的时效性。结论:本研究设计了一种无创检测膀胱移行上皮癌的新型微流控芯片,具有相对优越的阵列结构和预处理条件。通过芯片微柱阵列抓捕膀胱移行上皮癌细胞并同时检测蛋白标志物NMP22、BTA以及FDP,成功实现基于微流控芯片对膀胱移行上皮癌进行诊断。如果基于最大Youden指数求得预测概率的阈值为67.18%时,全指标联合检测的敏感性和特异性可达到85.7%和100%。本研究设计的微流控芯片为临床诊断提供了一个有力的工具,具有早期检测的潜力,在市场化推广方面具备一定的应用前景。