上海交大科研团队在多功能液相生物芯片领域获重要进展

最近，上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室李万万研究员和孙康教授等人组成的生物材料研究团队在光/磁双功能编码微球的制备和应用研究方面取得了重要进展，研究成果以“Magnetic/Fluorescent Barcodes Based on Cadmium-Free Near-Infrared-Emitting Quantum Dots for Multiplexed Detection”为题，以封底文章形式发表在材料学领域著名期刊《Advanced Functional Materials》(DOI: 10.1002/adfm.201602900)上。  

液相悬浮式生物芯片技术是以荧光编码微球为免疫反应的载体，以流式细胞技术为分析手段的高通量多元生物检测平台，可同时对数百种甚至更多不同的生物分子如蛋白质、多肽、核酸和药物等目标分析物进行定量检测。该技术很好地克服了固态阵列式芯片重复性差、反应速率慢及灵活性差等技术缺点，同时和其他免疫检测方法相比具有高通量、多指标联合检测、高敏感性（pg/mL）、高特异性、线性范围宽(可达3-5个数量级)、反应快速(20-40min)、重复性好以及操作简便等优点，因而成为最理想的临床多指标检测技术平台之一。其中量子点编码微球因其巨大的编码能力，可通过流式细胞仪便利快速地解码而成为研究热点。同时，包含超顺磁性纳米颗粒的磁性微球广泛应用于细胞和生物分子的分离、富集及捕获等，在生物检测包括液相芯片领域也引起了大量的关注。基于免疫磁分离的液相芯片技术能简化繁琐复杂的清洗步骤，使得免疫检测的过程更加方便高效，进而有利于发展免疫检测的自动化和开发可用于快速检测（point of care，POC）的免疫检测平台。因此开发出能同时对目标生物分子进行分离富集和编码识别的磁性/荧光编码微球具有重要的意义。

目前在荧光编码微球中所使用的半导体量子点大多为含镉的可见光本征量子点，主要是因为这些量子点具有量子效率高、荧光光谱半高宽小的特点。而这些量子点的使用也带来两个问题。第一，由于磁性纳米颗粒在可见光区域有较强的吸收，在磁性荧光编码微球中量子点的荧光被磁性颗粒吸收从而导致编码能力严重受限；第二，含镉量子点的毒性问题。因此该研究首次提出发展无镉近红外量子点编码磁性荧光微球来减轻或克服这两个问题，并以近红外CuInS2/ZnS量子点为编码染料制备了磁/荧光双功能编码微球。同时通过针对近红外量子点发射光谱宽的特点建立“单波长”编码理论来指导近红外量子点的编码，并由此建立起目前最大的磁性荧光编码库。   

研究团队将制备得到CuInS2/ZnS量子点编码磁性荧光微球应用于五种常见肿瘤标志物的联合检测。研究结果表明基于磁性荧光编码微球的体系相比基于非磁性荧光微球的体系更灵敏，且与酶联免疫吸附（ELISA）检测方法进行对比突出其多元检测、高灵敏度的优势。随后对人体血清样品的检测中与临床诊断方法（化学发光免疫及电化学发光免疫分析法）进行了比较，验证了自制液相悬浮式生物芯片体系在生物检测应用上的可行性与有效性，为未来的临床转化奠定了坚实的基础。论文第一作者为博士生冷远逵，这项工作与上海交大附属第一人民医院检验科李莉教授研究团队合作共同完成。上述研究工作同时得到国家自然科学基金委和上海科学技术委员会等的支持。

Via：微流控