让病毒检米乐M6 M6米乐测试剂成本下降10到300倍UCLA团队研发微型铁磁机器人自动化微流体平台实现灵活高效的自动化病毒检测

　　米乐M6 M6米乐米乐M6 M6米乐米乐M6 M6米乐论文中，他和合作者利用名为 Ferrobot 的微型铁磁机器人，实现了自动化的快速群组病毒检测，可使检测试剂成本下降 10 至 300 倍。

　　在这一技术中，10 个 Ferrobot 微型机器人高效协作，它们携带着输入的鼻咽拭子样品，在手掌大小的平台上进行自动化运输、分离、分类、混合等操作，通过集成核酸扩增检测试剂，来对新冠病毒的遗传物质进行群组筛查，从而对病毒感染情况进行诊断。

　　其与实验室检测的聚合酶链式反应测试法（即大家熟悉的核酸检测），所得到的结果一致。同时，Ferrobot 平台的制造成本既廉价、又简单，可以实现大规模生产和部署。整个系统的运行可靠性，远超诸多同类型的流体操纵技术，并在 800 多万次自动化测试中得到了证明。

　　同时，它的另一突破在于：利用基于患病率的适应性检测算法——平方矩阵方案，进行群组筛查。在同时测试 16 个样品的前提下，相比单独测试的方法，该技术的微量化测试与群组筛查设计的特点，能让化学试剂的消耗量降低 300 倍。

　　如果群组测试结果为阳性，后续的筛查测试将继续由该平台自动进行，直到识别出具体的阳性样本。测试全程只需 30 到 60 分钟，具体时长取决于是否有阳性样本。

　　此外，只有手掌大小的便携式平台利用可编程的自动化操纵，可以避免繁琐的人工操作，从而缩短测试周期。在自动化分析中，无需过多的专业测试人员，就能在大规模测试点和社区实现自主检测。

　　举例来说，几十个检测组件就有望实现对一所大学进行快速病毒检测。同时，这款手持式一体化实验平台，可以让病毒检测脱离实验室的局限性，从而实现检测的社区化普及，进而最大限度地利用资源，降低物资和人力的使用量，借此减少测试成本，同时还能有效遏制疫情蔓延。

　　也就是说，Ferrobot 平台能对新冠病毒进行快速、廉价的自动化检测，而且无需繁琐的样品处理和复杂的人员培训。在芯片中，样本会被进行自动化处理分析，从而减少对于实验室规模集中检测的依赖，可以轻易地在办公楼、学校、机场甚至公共交通上部署病毒测试。

　　而这种无需实验室分析的方法，在便携快速的同时还能保障检测的精准度。此外，基于微流控的测试对试剂的消耗较少，可以极大地降低测试所需成本。

　　事实上，在每一种新型病毒爆发的初期，对病毒的追踪速度直接关系到疫情的传播速度，测试方法的较长研发周期，也会直接导致疫情的快速蔓延。

　　而 Ferrobot 平台能对新病毒的特定核酸信息进行“身份识别”，从而实现快速部署，借此建立准确的病毒检测方法，进而及时控制传播链。

　　此外，对于人体生物液中的多种生物标记，其也具备实时分析的潜力。除能对病毒性疾病进行检测追踪，还可以集成多种类型的生物试剂和传感器，帮助人们更好地进行健康管理，以及协助医生检查患者的健康状态。

　　另据悉，研究团队也打算探索该系统在化学、材料领域的应用。由于 Ferrobot 微流控芯片系统具备高度集成的特质，可以实现多种快速液体操纵，因此课题组希望借此解放实验室中人员的双手，通过编程合适的反应流程，利用微流控系统对反应过程实现准确、安全的控制，并结合算法来快速探索未知的反应。

　　当然，该平台的应用场景，绝不限于新冠病毒这一种病毒。过去几十年间，包括新冠病毒在内的多种流行病毒，频繁且规律性的出现威胁着人类的健康。

　　在控制病毒大面积爆发的过程中，及时的病毒检测至关重要。然而，现有的检测模式高度依赖实验室设备，需要将待测样本从各个检测点收集、统计、运输到特定实验室进行分析，这会消耗大量的人力财力，并且耗时也比较长。因此，我们亟需一款便携、廉价的检测设备。

　　据介绍，Ferrobot 检测平台的研发，贯穿林海松的整个博士生涯。在此次论文发表之前，他和当时所在的团队，已经积累了相对充足的经验，并将阶段性的技术整理为论文，以封面形式发表于Science Robotics。

　　此后，研究人员一直在寻找和发掘更多的应用场景，以将该技术最大化地用于日常生活。2020 年，关于此次Nature论文的课题正式立项。

　　但在当时，他们还迷茫于无法明确此类技术的最优应用价值。随后新冠疫情爆发，各领域专家纷纷加入抗疫队伍。作为相关领域的科研人员，该团队当然也不例外。

　　而对于已经初步研发完毕的 Ferrobot 平台，课题组深谙其在生化检测上的优势，并立即意识到它将给病毒检测带来实际帮助。伴随着疫情全球化的紧迫之感，他们开启了为期两年的研究。

　　期间，一个具有革新意义的创意，让该研究迎来了真正的关键节点。正如前面说到，研究团队的最初目标在于实现病毒个体样本的检测自动化。不过，这一目标在 2021 年初已被攻克。所以，他们并不满足于当时的自动化检测效率，总觉得 Ferrobot 的自动化程度并没有完全发挥出来。

　　这时他们注意到，中国已经开始使用核酸混检方式。在人工混检的背后，人力、物力的消耗不容小觑。一旦发现阳性，就要追溯同一混检试管中的所有被检人员，进行一一重新排查。

　　这让研究人员意识到，病毒检测需要根据当地病毒传播程度，来设计最优的混检筛查方法，而且最好是高自动化的。而高适应性的 Ferrobot 平台，是最有希望对该瓶颈进行突破的手段之一。

　　接下来的一年多里，核心成员们进行着循环讨论、实验和分析，这种一周 7 天、早 7 晚 11 的工作模式，大大加速了实验进程，让微流控芯片的设计及优化、电路程序优化、生物化学试剂兼容性等核心问题得以解决。

　　如今，林海松已经离开美国，也离开了当时的团队，目前任职于香港大学，但基于 Ferrobot 平台的跨国合作仍会继续。

　　在科研层面，他们仍在基于 Ferrobot 平台寻找一些关键的生物化学标记物，希望能对更多类型的人体健康状况进行评估，甚至对潜在疾病进行预测。

　　在成果转化层面，在由香港大学机械工程系教授岑浩璋领导的先进生物医学研究中心（Advanced Biomedical Instrumentation Center）里，林海松最为相关项目负责人正尝试把自动化生物标记的检测技术，推向更多外部实验室、、以及检测机构。

　　当然，也在尝试推向寻常百姓家，希望能让人们通过几滴唾液或汗液，就可以在电脑旁获取自己的健康信息。另据悉，目前林海松课题组也在招募博士生、博士后和科研助理（）。