近日，中國科學院合肥物質院安光所光電子技術研究中心生物醫學光學研究室聯合安徽醫科大學第一附屬醫院，成功利用集成免疫細胞定位功能的微流控濃度梯度芯片，分析了膿毒癥患者中性粒細胞和T淋巴細胞的趨化遷移行為，并提出了一種基于多維度免疫細胞趨化運動參數的膿毒癥預后評估新方法。
膿毒癥是許多感染性和非感染性疾病如燒傷、創傷、胰腺炎等的共同病理生理過程，其病死率高，治療困難。全球每年約有2000萬人罹患膿毒癥，是兒科重癥監護病房（ICU）的主要死亡病因。2016年世界危重癥醫學協會指出膿毒癥的實質是機體在對抗病原或應激過程中所產生的免疫應答失控，從而導致的多臟器功能障礙。
所以，使用微流控免疫細胞分析新技術監測膿毒癥患者免疫狀態具有重要臨床意義。集成化微流控技術能夠快速分選細胞（如中性粒細胞和T淋巴細胞），并直接分析其生物物理功能（如遷移、吞噬、粘附、變形等）。其中，免疫細胞遷移是其參與炎癥反應和免疫應答的關鍵過程，對膿毒癥患者的免疫監測至關重要。研究免疫細胞遷移的規律和機制，有望為膿毒癥的診斷和治療提供新的思路和方法。
安光所研究團隊利用微流控濃度梯度芯片監測發現：膿毒癥患者與健康對照組的中性粒細胞的梯度感知時間、遷移距離、峰值速度、趨化指數、反向遷移率和停止遷移指數等多維參數存在顯著差異?；诖?，建立了微流控膿毒癥中性粒細胞遷移功能綜合評價指數，并發現該指數與膿毒癥嚴重程度評估方法（SOFA和APACHE II）及常用生物標志物水平（hs-CRP和HBP）顯著相關，且預測膿毒癥死亡結局的特異性和敏感性分別達到了86.73%和86.71%，有望成為膿毒癥診斷、病情評估和預后監測的有效新指標。相關成果以《整合6個基于微流控的中性粒細胞趨化遷移參數創建的膿毒癥患者預后評估新指標》為題發表于微流控領域知名期刊Talanta。
安光所光電子技術研究中心博士生楊逍和安徽醫科大學第一附屬醫院蒲雪雪博士為共同第一作者，楊柯副研究員和安醫一附院邵敏教授為共同通訊作者。
研究團隊進一步發展了微流控膿毒癥T細胞遷移功能分析方法，發現膿毒癥患者T細胞遷移功能受損，且胞內NADH/NAD+水平明顯升高；進一步實驗發現膿毒癥患者血漿微環境會上調健康T細胞NADH/NAD+水平，提示血漿微環境的變化可能導致T細胞以線粒體為主的產生呼吸鏈功能障礙；采用線粒體靶向藥物MitoQ可以逆轉異常的NADH/NAD+水平，并改善T細胞的遷移能力。該研究揭示了膿毒癥患者T細胞功能受損與血漿微環境的改變相關，還提示MitoQ可作為膿毒癥候選藥物。相關成果以《D4芯片揭示膿毒癥中T細胞功能受損：來自血漿微環境分析和線粒體靶向治療的見解》為題發表于醫學領域知名期刊SHOCK。
光電子技術研究中心碩士生劉利娟為第一作者，楊柯副研究員、鄧國慶研究員、安徽大學任小歐副教授為共同通訊作者。安醫一附院邵敏教授、省立兒童醫院許愿愿教授等為論文合作者。
研究得到了國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、安徽省自然科學基金以及醫工融合醫療裝備創新研究院培育項目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.126801
基于微流控技術創建膿毒癥患者預后評估新指標相關原理圖
