基于抗體抗原“特異性結(jié)合"的免疫分析已被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室研究和臨床診斷中。其中有所提升，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)是一種經(jīng)典且功能強(qiáng)大的生化傳感技術(shù)機遇與挑戰，可通過(guò)生物酶反應(yīng)和化學(xué)比色法對(duì)超低濃度分析物進(jìn)行定量責任製。ELISA已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷高質量、環(huán)境分析和食品安全等領(lǐng)域相對簡便。然而，在傳統(tǒng)ELISA檢測(cè)中流程，抗原或抗體被包覆到多孔板(例如合作，96孔板)的孔壁上，這導(dǎo)致了三個(gè)主要缺點(diǎn)：(ⅰ) 由于所有步驟都在同一槽內(nèi)進(jìn)行助力各業，因此在每步反應(yīng)前后需要多次清洗極致用戶體驗，以去除未結(jié)合的殘留試劑和非特異性相互作用的分子，這給檢測(cè)人員造成了繁重的體力勞動(dòng);(ⅱ) 此外應用，由于操作中存在的差異性也可能為檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)誤差建議。(ⅲ)檢測(cè)物與抗原抗體是通過(guò)被動(dòng)的擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此傳統(tǒng)的ELISA檢測(cè)需要較長(zhǎng)的孵育時(shí)間先進的解決方案。以上原因都造成了傳統(tǒng)ELISA檢測(cè)效率低的問(wèn)題拓展。

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬星課題組提出了棒狀磁驅(qū)動(dòng)納米機(jī)器人(MNR)作為可操作的免疫分析探針宣講活動，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效的ELISA分析方法前來體驗，稱為納米機(jī)器人激活ELISA(nR-ELISA)。為了制備MNR確定性，研究人員利用外部磁場(chǎng)輔助實(shí)現(xiàn)Fe3O4磁性顆粒的自組裝以及在其表層原位生長(zhǎng)一層剛性氧化硅(SiO2)。緊接著將捕獲抗體(Ab1)通過(guò)法學(xué)法修飾到其表面損耗，最終成功制備了磁性可操作免疫分析探針(MNR-Ab1)講故事。通過(guò)數(shù)值模擬研究了微尺度下MNR周圍的流體速度分布，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了主動(dòng)旋轉(zhuǎn)MNR能夠提高混合效率性能穩定。為了使傳統(tǒng)的ELISA檢測(cè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全面革新，研究人員通過(guò)三維打印設(shè)計(jì)并使用面投影微立體光刻技術(shù)(nanoArch P150, 摩方精密)制造了一個(gè)由三個(gè)功能槽組成的檢測(cè)單元。MNR-Ab1在外部磁場(chǎng)的作用下情況正常，通過(guò)微通道實(shí)現(xiàn)在不同的功能槽間運(yùn)動(dòng)行業分類，參與不同的階段的生化反應(yīng)。主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的MNR-Ab1s可以在微尺度下提高鍛煉，通過(guò)加速物質(zhì)交換實(shí)現(xiàn)抗原/抗體與待檢測(cè)物的快速結(jié)合發展邏輯，從而達(dá)到縮短培養(yǎng)時(shí)間的目的。該工作實(shí)現(xiàn)了ELISA檢測(cè)的自動(dòng)化有所提升。在未來(lái)聽得進，為了實(shí)現(xiàn)ELISA的高通量檢測(cè)，研究人員擬采用亥姆霍茲線圈來(lái)替代目前磁場(chǎng)發(fā)生器。并且通過(guò)數(shù)值模擬的方法證明了：亥姆霍茲線圈不僅可以提供足夠大的操作空間便利性，同時(shí)空間內(nèi)的磁場(chǎng)偏差較小(<1.6%)全面展示，是未來(lái)發(fā)展高通量自動(dòng)化ELISA檢測(cè)理想的選擇。該工作將磁性微/納米機(jī)器人應(yīng)用到自動(dòng)高效ELISA的檢測(cè)中深刻認識，不僅在未來(lái)的即時(shí)檢測(cè)(POCT)中具有巨大的潛力核心技術，而且將具有自驅(qū)能力的微/納米機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用擴(kuò)展到分析化學(xué)領(lǐng)域。相關(guān)研究結(jié)果以“Magnetic Nano-Robots as Maneuverable Immunoassay Probes for Automated and Efficient Enzyme Linked Immunosorbent Assay"為題發(fā)表于《ACS Nano》主動性。

圖1 磁性納米機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和高效的ELISA(nR ELISA)分析示意圖創造性。

圖2 MNR的制備和運(yùn)動(dòng)特性表征。

圖3 MNRs實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化ELISA檢測(cè)體系。采用摩方精密P150面投影微立體光刻技術(shù)打印了檢測(cè)單元高效節能。如圖b所示，微通道的狹縫寬度為200 μm大局，狹縫間距為300 μm新創新即將到來。