当一个高烧的病患走进非洲农村诊所时，诊断可能很模糊。症状可能是登革热、埃博拉病毒、西尼罗河病毒、疟疾或流感，如果可以进行血液检测，从遥远的实验室得到结果通常需要几天时间。现在，一些研究人员正在分别研究廉价的纸质诊断测试，该测试可以在几分钟内准确地找出疾病的原因，并可以加快治疗并防止其传播。然而，缺乏资金和商业合作伙伴意味着大多数测试可能在实验室里停滞不前。
实验性的纸质传感器可以检测化学或生物分子，已被证明易于使用，无需昂贵的设备或训练有素的专家。它们的成本可能只有几分钱，并且有望比目前市场上的快速诊断试剂盒更灵敏。更重要的是，它们可能具有更广泛的应用，例如治疗被忽视的热带疾病，这主要是因为制药公司专注于拥有更大市场的广泛疾病。除了每年在发展中国家拯救数十万人的生命之外，这些纸质测试还可以通过允许在发达地区进行家庭疾病测试来降低医疗保健成本。
然而，尽管它们有许多好处，但这些设备中的大多数可能永远无法实现其承诺的风险。
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迷你实验室
制药公司已经销售了数百万种基于纸张的快速检测产品，价格在1到2美元之间，用于检测艾滋病毒、丙型肝炎和肺结核等疾病。这些都是简单的横向流动系统，类似于家用妊娠测试：一张纸条从一端到另一端吸取尿液或血液，样本中的化学物质或抗体与适当的试剂相互作用，产生颜色变化。但它们的简单性也是一个局限。“它们确实有效，但它们是黑白色的，并且只测试一件事，”哈佛大学化学家乔治·怀特赛兹说。
在过去的十年中，怀特赛兹和其他人率先推出了新的测试，这些测试是纸上复杂的微型实验室。像微流控芯片一样，纸质设备可以分离、混合、过滤和浓缩流体，以及执行定时反应和控制它们的顺序——所有这些都是通过在纸上构建流体吸收通道网络来实现的。怀特赛兹使用邮票大小的滤纸上的蜡进行这种构建，这些滤纸用蜡进行图案化，以创建微小的通道和隔间。他的团队使用喷墨打印机铺设这些特征，因此它们的制造成本仅为几分钱。他还为3D设备申请了专利，其中流体沿着层和层之间流动以进行更复杂的过程。
哈佛医学院的化学工程师兼生物技术专家阿里·耶提森说，与今天销售的横向流动测试不同，“纸质微流控设备可以执行需要多个处理步骤的更复杂的测试”。例如，它们可以重复测试以确保准确性，或同时检测多种疾病，或测量目标分子的精确水平。而且，它们不需要样品准备。
与此同时，华盛顿大学的生物化学家保罗·亚格开发了一种手持式塑料设备，其大小相当于两叠纸牌，其中包含图案化的纸条和含有试剂和染料的孔，用户会将液体样本插入其中。20分钟后出现的点图案可以由临床医生读取，或通过智能手机摄像头发送给其他地方的医生。亚格说，批量生产时，该盒子的制造成本可能低至1美元。
杀手级应用
在国防高级研究计划局(DARPA)的资助下，亚格和怀特赛兹都在研究纸质微流控技术的杀手级应用：核酸检测。这将使医疗从业人员能够通过检测基因序列或病原体DNA来诊断多种传染性和慢性疾病。亚格说：“目标是为基于纸张的核酸测试提出一个标准的足迹，您只需更改一两个分子即可测试不同的疾病。”目前，核酸检测是使用基于实验室的聚合酶链反应（PCR）测试进行的，该测试会复制DNA链。耶提森说：“如果有人开发出完全基于纸张的PCR，那将是革命性的。”
但是，由于PCR需要一系列温度循环，因此亚格和怀特赛兹使用所谓的等温扩增，该扩增在60至65摄氏度的恒定温度范围内进行。挑战在于找到一种廉价的一次性加热机制。亚格的研究小组已经制造出一种可以准确识别耐抗生素的MRSA细菌的原型设备，并且正在研究寨卡病毒测试。但是该设备使用电池为加热电路供电。研究人员正在尝试使用装满100微米宽的铁和镁颗粒的茶包大小的小袋（类似于暖手器中使用的）来化学产生必要的热量。与此同时，怀特赛兹和他的同事们制造了一种纸质机器，可以使用手持式紫外线光源和摄像头手机检测核酸。该测试的成本不到2美元，但需要一个培养箱进行加热。该团队正在开发一个内置的电子加热器。
一些公司正在尝试在发展中国家测试和部署纸质微流控技术。Diagnostics for All是怀特赛兹于2007年创立的非营利组织，目前正处于对服用强效肝损伤药物的患者进行肝毒性测试的监管审批的最后阶段。该设备测量肝细胞分解时释放的酶的水平。该公司首席执行官马库斯·洛夫尔-史密斯说，该公司还在开发针对丙型肝炎和艾滋病毒的核酸测试。
位于华盛顿州贝尔维尤的Intellectual Ventures正在测试两种产品：该公司基于流动的诊断研究员伯恩哈德·韦格尔说，其中一种是2美元的疟疾测试，其灵敏度比今天的横向流动测试高100倍以上。那里的研究人员还在开发一种简易的肺结核尿液测试。今天的试纸需要咳出痰，这对患病患者来说很困难。
然而，迄今为止，大多数纸质微流控技术仍处于概念验证阶段。部分问题是将实验室奇迹转化为在通常炎热潮湿的气候中稳健可靠的产品。韦格尔说：“制造相对酷的设备很容易，但要使它们具有可重复性却很难。”
最大的挑战是缺乏对试验、监管审批和制造的资金。“我们已经展示了一条道路，并进行了令人兴奋的早期工作，”史密斯说。“但是这些都是非常昂贵的项目。要获得这些测试的批准，需要数千万美元。”
耶提森指出，由于制药公司的回报率较低，因此在热带疾病领域普遍缺乏资金。怀特赛兹现在正在与两家非美国的大型工业合作伙伴进行谈判，他们对纸质微流控设备在热带疾病以外的用途感兴趣。“希望，”他说，“我们可以让合作伙伴开发一个他们感兴趣的应用的平台，然后利用这些资金来开发可能在孟买或金沙萨有用的东西。”