生物芯片点样仪助力开发无标记小分子相互作用检测方法

无标记光学生物传感器共认为是分子相互作用研究的有力工具，其中表面等离子体共振（SPR）技术则是这一领域的金标准。SPR常与微流控芯片结合对几个到几十个样品同步进行分析检测，分子量低至100 Da，灵敏度高，但受限于较少样品数量。高通量和低检测限是生物分子检测的理想方式，斜入射反射差（OI-RD）技术能够以高通量模式检测数千种生物分子相互作用，特别是大于1000 Da的生物分子。本文提出了一种有效的通过OI-RD技术实现高通量和低检测限的生物分子相互作用检测方法。

文章题目为“Development of a carboxymethyl chitosan functionalized slide for small molecule detection using oblique-incidence reflectivity difference technology”于2024年9月发表在Biomedical Optics Express杂志，作者来自于上海复旦大学的信息科学与技术学院微纳米光子结构教育部重点实验室。为了提高OI-RD对小分子（通常< 500 Da）的检测能力，作者开发了一种以羧甲基壳聚糖（CMCS）和戊二醛（GA）交联剂功能化修饰的三维生物芯片。蛋白样品溶解在HEPES(pH 7.5)缓冲液中，浓度为0.5 mg/mL，随后使用英国ArrayJet生物芯片点样仪进行点印（Super Marathon 对应新型号Mercury 100-S），玻片被分成10个重复区域，每个区域为8 × 8阵列，点样体积100pL，点间距300 μm，点样温度20 ℃ 、湿度50%。（芯片制备流程和检测 如图1，下图加上标注）

 

图1：(a) CMCS环氧玻片功能化修饰示意图。(b)利用CMCS玻片进行生物分子打印示意图。(c)OI-RD检测系统原理图

结果显示，通过优化超声时间、蛋白固定时间、羧甲基壳聚糖（CMCS）分子量以及戊二醛（GA）功能化时间，发现68 kDa的亲和素蛋白检出限为6.8 pM，比二维环氧树脂芯片检出限低约44倍。此外，对于小分子量物质D -生物素（244 Da）也可准确检出，明显小于2D环氧树脂上1765 Da的检出限。（如图2，下图加上标注）

图2：(a)不同浓度下BBSA与亲和素在CMCS-GA玻片上的实时结合曲线 (b)三维上OI-RD信号振幅随亲和素浓度变化曲线。(c)不同浓度下BBSA与亲和素在二维环氧生物芯片上实时结合曲线 (d) OI-RD信号振幅随亲和素浓度的变化曲线

结论：在生物分子相互作用检测方面，基于功能化的3D生物芯片，OI-RD技术实现了样品的高通量和结果的低检测限，可进行功能性基因或蛋白相关的药物高通量筛选等，具有广阔的应用前景。

原文链接：https://doi.org/10.1364/BOE.534563

Arrayjet位于英国爱丁堡，专注于提供生物芯片应用领域的解决方案及服务。自2000年公司成立即致力于开发新型生物样品喷点方案–喷墨式液体处理平台，该系统于2006年上市，目前用户遍布全球27个国家。

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