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交叉学科引领检验医学步入多元化新时代！

交叉科学是非常有前途，非常广阔而又重要的科学领域

——钱学森

多学科交叉融合是信息技术发展的关键

——姚期智

在2020年8月份结束的全国研究生教育会议中，我国将新增交叉

学科作为新的学科门类，交叉学科将成为我国第14个学科门类。但这

并不是交叉学科的起点，而仅仅是近几十年以来科学突破与创新成果

的一个重要里程碑。据相关统计，最近25年交叉研究获得的诺贝尔奖

的比例为49.07%。

针对免疫学所需要解决的人类重大疾病的机制与诊疗新策略的核

心任务与所需手段，实质性的开展免疫学与化学、力学、光学、信息

学、材料科学、微生物学、结构生物学、干细胞生物学、肿瘤学等相

关学科的交叉研究具有重要的战略意义。

免疫学发展历程

21世纪被称作“生命科学的世纪”。免疫学是人类在与传染病斗

争中逐步发展起来的，在经历了经验免疫学、科学免疫学以及现代免

疫学时期后，已成为发展最快且令人振奋的前沿学科之一。免疫学始

终保持快速发展和相对领先优势，除了生命科学众多学科对免疫研究

技术的改进，同时还得益于免疫学与结构生物学、临床医学、示踪技

术、材料科学、生物物理学等学科的交互促进。

其中示踪技术、材料科学与免疫学科的交叉和联合作用，近年来

不断得到凸显。最具代表性的就是免疫检测技术的发展：放射免疫技

术、金免疫技术、酶免疫技术、免疫荧光技术、化学发光技术，交叉

科学使得免疫检测技术不断发展，以帮助临床工作者得到更高的特异

性和敏感性为目标，同时对于结果判读也从定性向定量、定位等高精

度发展。

免疫检测原理发展历程

免疫检测原理是基于抗原、抗体以及抗原抗体特异性结合后出现

的现象的基础，利用同位素、酶、化学发光物质等对检测信号进行放

大和显示。临床免疫检测技术的出现最早可追溯到19世纪末，1896

年Widal利用凝集现象诊断伤寒病的肥达实验（Widaltest），1902

年Ascoli根据沉淀现象建立了环状沉淀实验。这些经典的免疫测定技

术几乎不需要特殊的仪器设备，但局限性非常明显，如灵敏度低，基

本上都是定性测定。在19世纪50年代末60年代初，Yalow发明了高

灵敏（相对那个时代而言）的定量检测技术放射免疫实验（RIA）之后，

得益于示踪技术、材料科学、免疫学等交叉科学的研究与应用，现代

免疫检测技术插上了腾飞的翅膀。

常见的免疫技术及发展趋势如下：

免疫检测技术革新

进入21世纪后，分子生物学、化学修饰、示踪技术以及材料科学

等学科的科技创新，开创了多元免疫分析时代，多元免疫分析方法拥

有较传统免疫分析更独特的优势：可一次性对多个待分析物进行检测，

有效降低采样误差，通量更高、灵敏度更高、检测下限浓度更低，同

时极大的降低了分析成本。多元免疫分析方法中比较突出的有生物芯

片技术、微流控检测等技术。

在电子技术和生物技术携手发展基础之上，诞生了生物芯片技术，

这将给我们的生活带来一场深刻的变革。生物芯片技术最早是在二十

世纪八十年代初提出的，主要是指通过微加工技术和微电子技术在固

格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、

DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。进入二十世

纪九十年代，人类基因组计划（HGP）和分子生物学相关学科的发展

对生物芯片技术的发展提供了有利条件，从2000年开始，我国投入大

量资金，在北京、上海、西安、天津、南京成立五个生物芯片研发基

地。现在已经可以实现通过机器人自动打印或光引导化学合成技术在

硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制造的生物分子微阵列。据分析机构数

据显示：2019年生物芯片市场规模达到45.1亿元，并以超过20%的

速度增长。

微流控检测技术是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米

尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，涉及了工程学、

物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科，具有将生物、

化学等实验室的基本功能如样本制备、反应、分离和检测等微缩到一

个几平方厘米芯片上的能力，是新一代床旁诊断（POCT）主流技术，

可直接在被检对象身边提供快捷、高效、准确的生化指标、免疫指标

以及分子指标。

微流控检测技术的核心在于“控”，控制微流体的流量、流动方

向