基于數(shù)字微流控與表面增強(qiáng)拉曼的超靈敏自動化免疫檢測的新儀器新方法

廈門大學(xué)楊朝勇教授課題組近期成功發(fā)展了基于數(shù)字微流控與表面增強(qiáng)拉曼的超靈敏自動化免疫檢測的新儀器新方法，相關(guān)研究成果”Highly Sensitive and Automated Surface Enhanced Raman Scattering-based Immunoassay for H5N1 Detection with Digital Microfluidics”發(fā)表于”Analytical Chemistry” (Anal. Chem., 2018, DOI:10.1021/acs.analchem.8b00002)。

傳統(tǒng)的微流控技術(shù)大大降低了試樣和試劑的消耗，并大幅提高了分析速度，但瓶頸在于它依賴于微通道、微閥和微泵等復(fù)雜的裝置，制作工藝局限性大，同時對技術(shù)人員要求比較高。近年來，新興的數(shù)字微流控技術(shù)（Digital Microfluidics, DMF）引起了各領(lǐng)域廣泛的關(guān)注，它是一種基于介電潤濕效應(yīng)在微電極陣列上實(shí)現(xiàn)離散液滴精準(zhǔn)自動化操控的新型液滴操縱技術(shù)。DMF技術(shù)以“電”來驅(qū)動液滴，實(shí)現(xiàn)了納升到微升級液滴的生成、移動、混合、分裂等操作，具有成本低、易加工、易集成、并行性高和全自動化的特點(diǎn)，對于樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測具有重要的意義。

基于其離散液滴精準(zhǔn)控制和自動化的優(yōu)點(diǎn)，課題組在數(shù)字微流控平臺上開展了超靈敏、自動化的免疫檢測。將預(yù)先準(zhǔn)備好的試樣和試劑分別引入芯片的“貯液池”中，通過軟件操控從貯液池中“取”出子液滴，并與包被捕獲抗體的磁珠進(jìn)行重復(fù)的孵育、清洗等步驟。并通過表面增強(qiáng)拉曼探針放大抗原的信號，實(shí)現(xiàn)了流感病毒H5N1的快速、靈敏和自動化檢測，并成功用于血清復(fù)雜樣本的高靈敏檢測。

數(shù)字微流控的自動化大大簡化了檢測步驟、縮短了檢測時間，降低了傳染性樣本檢測感染的風(fēng)險(xiǎn)；同時，試樣和試劑消耗的減少大大降低了檢測成本；并且，離散液滴精準(zhǔn)控制和路徑的可重構(gòu)性使得數(shù)字微流控芯片成為一個強(qiáng)大的液滴操控平臺有望應(yīng)用于更多生物研究和分析。

數(shù)字微流控是近兩年楊朝勇課題組與林水潮老師攜手合作的新方向。除了上述自動化免疫檢測的應(yīng)用，合作團(tuán)隊(duì)還成功開展了掌上DNA測序儀開發(fā)、全自動單細(xì)胞分析、自動化生物進(jìn)化表征等工作，結(jié)合電學(xué)、光學(xué)、拉曼等多種檢測手段，取得了系列突破性成果。

研究工作在楊朝勇教授指導(dǎo)下，主要由2016級化學(xué)工程碩士生王楊和2015級iChEM直博生阮慶宇（共同第一作者）完成。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委（項(xiàng)目批準(zhǔn)號：21735004、21435004、21775128、21705024、21521004），長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（批準(zhǔn)號：IRT13036）的資助和支持。