精確噴點: 實現(xiàn)更快、更大規(guī)模診斷開發(fā)的關(guān)鍵
長期以來,酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)一直是臨床和研究領(lǐng)域檢測分析物的基準(zhǔn)。雖然有效,傳統(tǒng)的ELISA耗費資源,操作時間長,并且不適合高通量和多重應(yīng)用。隨著科學(xué)工作流程對更快和更具成本效益解決方案的需求日益增加,顯然經(jīng)典格式需要現(xiàn)代化升級。微型化ELISA提供了一種強(qiáng)有力的升級,利用皮升(picoliter)分配降低成本,加快時間進(jìn)度,并在不犧牲數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下擴(kuò)展檢測。在本文中,我們討論了傳統(tǒng)ELISA的不足之處,以及微型化如何為各類應(yīng)用提供更快、可擴(kuò)展和更高效的檢測方式。
01 為什么ELISA需要升級
ELISA是靶標(biāo)分析物免疫檢測的黃金標(biāo)準(zhǔn),一直以來都是研究和臨床應(yīng)用中非常有價值的工具。ELISA在評估感染狀態(tài)方面尤其具有革命性,目前仍是各生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常規(guī)診斷和前沿研究的基石。例如,醫(yī)療專業(yè)人員使用它來測量針對各種病原體的循環(huán)抗體水平,如肝炎病毒和HIV,以及用于健康篩查目的,例如評估前列腺特異性抗原水平。
盡管它的重要性和普遍性,這一技術(shù)仍存在一些局限,使其在現(xiàn)代工作流程中不再是一個可行的選擇。它可能是:
02 微型化ELISA的案例
ELISA微型化是解決成本、通量和復(fù)用等問題的一個解決方案。得益于技術(shù)進(jìn)步,許多檢測和實驗室流程現(xiàn)在都可以在體積上進(jìn)行縮小,從而減少所需試劑和樣品的數(shù)量。微型化的ELISA可以使用微陣列或芯片格式進(jìn)行,并通過專用的微量點樣儀將反應(yīng)體積縮小到微升、納升和皮升范圍。這些功能為研究人員帶來了幾個優(yōu)勢,包括:
節(jié)省試劑:微型化減少了每次反應(yīng)所需的試劑劑量,精密的微量點樣儀設(shè)計為低死體積,減少了在運行之間浪費的液體。這降低了整體耗材使用和成本,為實現(xiàn)更高通量或滿足其他實驗需求釋放了預(yù)算。
例如,SCIENION的sciFLEXARRAYER 系列可在單孔內(nèi)完成通常需要消耗整個96孔板的ELISA,從而將材料消耗量減少100倍以上(圖 1)。
圖1
使用sciFLEXARRAYER生產(chǎn)了一種微陣列ELISA,每個斑點大約700pL,斑點的直徑大約為190µm。閱讀完整的應(yīng)用說明以了解這項技術(shù)如何用于評估心血管疾病生物標(biāo)志物。
03 微型化檢測中的精確點樣挑戰(zhàn)
微型化依賴于精確噴點,并越來越多地被臨床和研究工作流程所采用。然而,并非所有的微型化技術(shù)都是一樣的。在解決傳統(tǒng) ELISA 的挑戰(zhàn)時,它們也帶來了新的問題,可能會延誤時間或影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。
液滴體積不一致會導(dǎo)致 ELISA 工作流程中出現(xiàn)差異。添加過少或過多的初級抗體會影響抗原結(jié)合,導(dǎo)致變異,并可能產(chǎn)生假陰性/假陽性結(jié)果。這種不一致性使研究人員難以得出可靠的結(jié)論或復(fù)制結(jié)果。此外,斑點排列不齊和斑點形態(tài)不規(guī)則也會造成類似的問題。有些噴點技術(shù)還依賴于接觸式方法,這種方法存在較高的交叉污染風(fēng)險和斑點形態(tài)問題。
這些限制可能會讓研究人員回到起點,迫使他們面對與傳統(tǒng)、非微型化人工方法相同的挑戰(zhàn),浪費寶貴的資源,產(chǎn)生不一致、不可靠的數(shù)據(jù)。
04 SCIENION 技術(shù)實現(xiàn)有效的 ELISA 微型化
SCIENION的sciFLEXARRAYER儀器可實現(xiàn)小至 10 皮升的高精度、非接觸式點樣,幫助克服許多 ELISA 挑戰(zhàn)。這些平臺還提供了靈活性,以適應(yīng)不同規(guī)模和多重檢測需求的實驗方法。該技術(shù)可確保一致的微量噴點,這意味著在運行中和運行間的體積和斑點形態(tài)都是一致的。
此外,SCIENION 技術(shù)實現(xiàn)了零死體積并采用非接觸式噴點,使研究人員能夠保存昂貴的試劑并防止交叉污染(圖 2)。此外,sciFLEXARRAYER 還提供全系列儀器,(如 sciFLEXARRAYER S3)到用于早期研發(fā)入門級到高通量生產(chǎn)的需求(sciFLEXARRAYER S100)。這種可擴(kuò)展性使實驗室和生產(chǎn)設(shè)施都能從 SCIENION 噴點技術(shù)的精確性和可靠性中獲益。
圖 2
SCIENION儀器利用壓電技術(shù)進(jìn)行超低容量(最低可達(dá)10 pL),可實現(xiàn)絕對零死體積和精確定位,從而進(jìn)行精確的多重ELISA分析。
05 案例與應(yīng)用
有了功能強(qiáng)大的微量點樣儀做后盾,研究人員就能在提高現(xiàn)有 ELISA 工作流程的速度和效率的同時,開啟整個潛在應(yīng)用領(lǐng)域。受益于 ELISA 微型化的應(yīng)用包括:
多重細(xì)胞因子分析:微型化ELISA可同時測量少量樣本中的多種細(xì)胞因子,從而進(jìn)行全面的免疫分析,加快炎癥標(biāo)志物的識別,為臨床決策提供依據(jù),并開發(fā)出新的治療方法。
傳染病樣本: 微型化ELISA可用于在一次試驗中檢測多種病原體的抗體,通過保存樣本和顯著縮短周轉(zhuǎn)時間來簡化傳染病診斷。對于樣本有限的復(fù)雜病例,微型化尤為重要。
生物標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)與驗證: 通過實現(xiàn)檢測的多重化,微型化可以從臨床樣本中快速篩選出候選生物標(biāo)記物。如果沒有精密點樣儀,這樣的應(yīng)用將過于昂貴,而且很可能會消耗過多的樣本而無法實現(xiàn)。