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微流控技术使得低成本无标记疾病诊断成为可能

科学家们开发出一种微流控芯片,无需荧光标记,就能够检测并量化生物分子。

微流控技术使得低成本无标记疾病诊断成为可能

据麦姆斯咨询报道,来自新加坡国立大学(National University of Singapore, NUS)的研究团队设计了一种便宜且快速的方法,用于疾病的高精度诊断。他们的研究成果被发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

疾病诊断包括检测和量化纳米尺寸的生物颗粒,例如DNA、蛋白质、病毒和被称为外泌体的细胞外泡囊。检测如蛋白质一般的生物分子通常使用比色法或二级抗体荧光标记法。上述技术需要复杂的光学检测设备,如荧光显微镜或分光光度计。

无标记技术正在受到追捧,因为这是一项能够降低疾病检测成本和复杂性的可行性策略。然而,该方法涉及的精密工程包括纳米特征(在检测芯片中)、复杂的光学装置、新型纳米探针(如氧化石墨烯、碳纳米管和金纳米棒)或额外的扩增步骤,如纳米粒的聚合,以提高生物标志物检测灵敏度。

本次研究中,新加坡国立大学工程学院生物医学工程系教授Zhang Yong带领其研究团队开发出一款小型微流控芯片,无需复杂的实验室设备就能够有效检测微量生物分子。

 

这种用于量化生物分子的无荧光标记方法依赖位于芯片内部的微珠基底位置的横向位移。当生物分子吸附到微珠表面时,不需要任何外部设备就能检测并测量到微珠表面作用力和尺寸的变化。横向位移可以实时评估生物分子是否存在及其浓度,并且与基于荧光标记的检测相比,诊断速度更快。

Zhang指出,“这款小型生物芯片非常敏感,能够检测浓度分别低至10 ng/mL(150 picomoles)和3.75 μg/mL的蛋白质和纳米聚合物囊泡。它的外形尺寸也非常小,仅仅只有500mg的重量和6mm³的体积。检测可以使用标准的实验室显微镜进行,这将在即时诊断(POCT)领域大受欢迎。”

研究人员指出,他们的方法可以扩展到检测其它类型的纳米生物分子,包括核酸和细菌。为了配合这种芯片技术,他们还开发了基于智能手机的便携式配件和微,方便整个检测平台在实验室以外进行疾病诊断。

Zhang表示,“我们希望能够进一步开发该技术并成功商业化。”