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(dòng)化免疫檢測(cè)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(shí)對(duì)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(rùn)濕效應(yīng)在微電極陣列上實(shí)現(xiàn)離散液滴精準(zhǔn)自動(dòng)化操控的新型液滴操縱技術(shù)。DMF技術(shù)以“電”來驅(qū)動(dòng)液滴，實(shí)現(xiàn)了納升到微升級(jí)液滴的生成、移動(dòng)、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(dòng)化的特點(diǎn)，對(duì)于樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)具有重要的意義。

基于其離散液滴精準(zhǔn)控制和自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，課題組在數(shù)字微流控平臺(tái)上開展了超靈敏、自動(dòng)化的免疫檢測(cè)。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(hào)，實(shí)現(xiàn)了流感病毒H5N1的快速、靈敏和自動(dòng)化檢測(cè)，并成功用于血清復(fù)雜樣本的高靈敏檢測(cè)。

數(shù)字微流控的自動(dòng)化大大簡(jiǎn)化了檢測(cè)步驟、縮短了檢測(cè)時(shí)間，降低了傳染性樣本檢測(cè)感染的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，試樣和試劑消耗的減少大大降低了檢測(cè)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(gè)強(qiáng)大的液滴操控平臺(tái)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(dòng)化免疫檢測(cè)的應(yīng)用，合作團(tuán)隊(duì)還成功開展了掌上DNA測(cè)序儀開發(fā)、全自動(dòng)單細(xì)胞分析、自動(dòng)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(cè)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(jí)化學(xué)工程碩士生王楊和2015級(jí)iChEM直博生阮慶宇（共同第一作者）完成。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：21735004、21435004、21775128、21705024、21521004），長(zhǎng)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(hào)：IRT13036）的資助和支持。