Sensovation扫描仪助力水凝胶微球的多重免疫测定

随着精准医学的发展，越来越多的生物标志物需要在异质、复杂的溶液中同时检测，例如血液样本。为了满足这一需求，有人提出对条形码水凝胶珠进行免疫检测，但条形码的编码和解码过程十分复杂。因此找到一种高效、经济，同时能够对大量样本进行编码，并可以准确识别的技术是医学检测的迫切需求，在这个大背景之下，一种全新的检测方法应运而生。

该文章于2022年发表在ACS APPLIED material & interfaces杂志，作者来自德国弗莱堡大学微系统工程系。文中提出了一种高效制备条形码功能化水凝胶微球方法。在该方法中，作者利用微流控技术，将水凝胶微球制备、荧光编码待测物质和检测蛋白添加在一个步骤中完成，最后利用德国Sensovation公司的SensoSpot Microarray Analyzer生物芯片扫描仪，高效、便捷、准确地检测和分析了样本中多个分子标志物指标，为水凝胶式的多重分子标志物检测提供了依据。

目前已开发出多种新型检测平台。一类是采用微阵列方式，将捕获分子(例如抗体或适配子)点印到基材表面，用于检测目标分析物。然而，基材的二维表面会导致探针密度受到空间位阻和淬火的限制。另一类是悬浮测定(在悬浮固体珠上进行测定)，这类方法可产生更高的探针密度，同时透明的水凝胶在数据读取过程中，可以避免重叠珠子对实验结果的影响。因此，如何对水凝胶微球进行编码，则是实际应用这类方法需要解决的核心问题。目前的编码方法主要有三种：光学编码、物理编码以及图形编码。但在实际应用过程中既要对方法不断优化，又要使用遮光膜等器具，大大降低了编码系统的便利性。

为了解决这些问题，作者研发了一种新型的水凝胶微珠标记技术，并将其应用在了莱姆病的检测中。与常见的光学标记不同，作者对水凝胶微珠的标记是通过两种物质共同实现的。一种是绿色荧光PMMA粒子，它作为微米级的编码物质，在水凝胶珠中成颗粒状；另一种是绿色荧光三聚氰胺粒子，其颗粒是纳米级，因其超过了设备的检测极限，因此在图像中仅呈现为背景色。在此原理上，就可以根据每个微珠中背景荧光强度和PMMA颗粒数目的不同而实现对水凝胶珠编码。作者使用了 [0;1;2] mg/mL的三聚氰胺和[0;0.4;0.8] mg/mL的PMMA颗粒，从而实现了3x3共9种编码（图1）。而每一种编码类型都可以根据研究人员的需要，与不同的检测样本一一匹配，从而实现样本高通量的多重分析。

图1 水凝胶微珠标记原理：(a)使用纳米和微米级荧光颗粒的混合物对水凝胶珠进行染色编码。(b)荧光强度值和每个水凝胶珠的粒子数可以转化为一个数字代码CXY，该代码可以表示特定的捕获抗体。

标记的微珠使用Sensovation公司研制的SensoSpot Microarray Analyzer生物芯片扫描仪进行检测（图2），结果显示可以精确地将水凝胶珠分为9种不同的类型。

图2 SensoSpot Microarray Analyzer编码扫描结果 (a)分别在[0,0.6,1.2]和[0,1,2]mg/mL浓度下，水凝胶珠的荧光扫描结果。(b)对条形码矩阵进行统计分析，并对同一编码的微球进行标准误差分析，(n = 24)。

为了验证编码的有效性，作者使用免疫学方法进行检测，首先将水凝胶微珠与待测血清孵育，然后使用羊抗人IgG DyLight 650进行荧光标记，最后使用SensoSpot Microarray Analyzer进行分析（图3）。红色荧光越强，说明待测物质浓度越高。

图3 莱姆病患者血清与水凝胶微珠反应后使用SensoSpot Microarray Analyzer进行分析 (a)绿色荧光用来识别不同编码。虚线描绘的微球为没有荧光颗粒的阴性对照。(b)水凝胶珠与不同血清孵育后的扫描结果。

利用这种方法，作者成功将莱姆病患者血清与正常人的血清做到了准确识别，检测效率相较其他方法也大大提升，同时避免了编码荧光与检测荧光的干扰问题。水凝胶双重编码微珠结合SensoSpot Microarray Analyzer分析仪，经济、高效地实现复杂样本高通量多重检测，完全省去使用流式细胞仪等昂贵设备的需求，大大降低检测成本，也为未来多重快速分析检测提供了新的思路。

Sensovation 成立于2000年。总部位于德国，一直致力于研发和生产科学级成像设备。Sensovation多因子检测芯片扫描仪可对兼容96孔板和各种生物芯片，也可与自动进样装置和液体处理工作站进行整合。在基因组和蛋白组表达，基因突变，病毒微生物检测，肿瘤特异性标志物筛查，自身免疫抗体分析等领域都有非常广泛的应用。 

环亚生物，生命科学产品全国性代理商，具备完善的公司运营、产品管理、营销、售前技术支持和售后维修体系。环亚生物作为Sensovation的大中华区代理商，负责Sensovation产品大中华区的营销和售后支持。

更多资讯请访问文献全文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c04361

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