最近，上海交通大學金屬基復合材料國家重點實驗室李萬萬研究員和孫康教授等人組成的生物材料研究團隊在光/磁雙功能編碼微球的制備和應用研究方面取得了重要進展，研究成果以“Magnetic/Fluorescent Barcodes Based on Cadmium-Free Near-Infrared-Emitting Quantum Dots for Multiplexed Detection”為題，以封底文章形式發(fā)表在材料學領域著名期刊《Advanced Functional Materials》(DOI: 10.1002/adfm.201602900)上。  

液相懸浮式生物芯片技術是以熒光編碼微球為免疫反應的載體，以流式細胞技術為分析手段的高通量多元生物檢測平臺，可同時對數(shù)百種甚至更多不同的生物分子如蛋白質、多肽、核酸和藥物等目標分析物進行定量檢測。該技術很好地克服了固態(tài)陣列式芯片重復性差、反應速率慢及靈活性差等技術缺點，同時和其他免疫檢測方法相比具有高通量、多指標聯(lián)合檢測、高敏感性（pg/mL）、高特異性、線性范圍寬(可達3-5個數(shù)量級)、反應快速(20-40min)、重復性好以及操作簡便等優(yōu)點，因而成為最理想的臨床多指標檢測技術平臺之一。其中量子點編碼微球因其巨大的編碼能力，可通過流式細胞儀便利快速地解碼而成為研究熱點。同時，包含超順磁性納米顆粒的磁性微球廣泛應用于細胞和生物分子的分離、富集及捕獲等，在生物檢測包括液相芯片領域也引起了大量的關注。基于免疫磁分離的液相芯片技術能簡化繁瑣復雜的清洗步驟，使得免疫檢測的過程更加方便高效，進而有利于發(fā)展免疫檢測的自動化和開發(fā)可用于快速檢測（point of care，POC）的免疫檢測平臺。因此開發(fā)出能同時對目標生物分子進行分離富集和編碼識別的磁性/熒光編碼微球具有重要的意義。

目前在熒光編碼微球中所使用的半導體量子點大多為含鎘的可見光本征量子點，主要是因為這些量子點具有量子效率高、熒光光譜半高寬小的特點。而這些量子點的使用也帶來兩個問題。第一，由于磁性納米顆粒在可見光區(qū)域有較強的吸收，在磁性熒光編碼微球中量子點的熒光被磁性顆粒吸收從而導致編碼能力嚴重受限；第二，含鎘量子點的毒性問題。因此該研究首次提出發(fā)展無鎘近紅外量子點編碼磁性熒光微球來減輕或克服這兩個問題，并以近紅外CuInS2/ZnS量子點為編碼染料制備了磁/熒光雙功能編碼微球。同時通過針對近紅外量子點發(fā)射光譜寬的特點建立“單波長”編碼理論來指導近紅外量子點的編碼，并由此建立起目前最大的磁性熒光編碼庫。   

研究團隊將制備得到CuInS2/ZnS量子點編碼磁性熒光微球應用于五種常見腫瘤標志物的聯(lián)合檢測。研究結果表明基于磁性熒光編碼微球的體系相比基于非磁性熒光微球的體系更靈敏，且與酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）檢測方法進行對比突出其多元檢測、高靈敏度的優(yōu)勢。隨后對人體血清樣品的檢測中與臨床診斷方法（化學發(fā)光免疫及電化學發(fā)光免疫分析法）進行了比較，驗證了自制液相懸浮式生物芯片體系在生物檢測應用上的可行性與有效性，為未來的臨床轉化奠定了堅實的基礎。論文第一作者為博士生冷遠逵，這項工作與上海交大附屬第一人民醫(yī)院檢驗科李莉教授研究團隊合作共同完成。上述研究工作同時得到國家自然科學基金委和上海科學技術委員會等的支持。

Via：微流控