數(shù)碼液相芯片技術(shù)的原理和應(yīng)用

液相芯片概念
 
液相芯片，也稱為微球體懸浮芯片（suspension array，liquid chip），是基于微球編碼技術(shù)的新型生物芯片技術(shù)平臺，它是在不同編碼的微球上進(jìn)行抗原抗體、酶底物、配體受體的結(jié)合反應(yīng)及核酸雜交反應(yīng)，通過兩束不同的激光分別檢測微球編碼和報告熒光來達(dá)到定性和定量的目的，一個反應(yīng)孔內(nèi)可以完成多達(dá)100多種不同的生物學(xué)反應(yīng)。
 
目前的微球編碼技術(shù)主要有熒光編碼及Applied BioCode最新一代的專利數(shù)字化數(shù)碼編碼技術(shù)（Barcoded Magnetic Beads，BMB），而后者由于不受熒光物質(zhì)影響，是完全數(shù)字化的生物數(shù)碼編碼技術(shù)，具有更精準(zhǔn)的識別能力并且能做到一次檢測4096個數(shù)碼粒子指標(biāo)，是對液相芯片技術(shù)一個革命性的進(jìn)步。
 
原理
 
檢測時先后加入樣品和報告分子與標(biāo)記粒子反應(yīng)，樣品中的目的分子（待檢測的抗原或抗體、生物素標(biāo)記的靶核酸片段、酶等）能夠與探針和報告分子特異性結(jié)合，使交聯(lián)探針的粒子攜帶上報告分子藻紅蛋白，隨后利用儀器（如BioCode 2500）對數(shù)碼粒子進(jìn)行檢測和結(jié)果分析。BioCode 2500采用CCD快速成像的方式來進(jìn)行檢測，使用白色LED光源識別數(shù)碼芯片的數(shù)字化編碼，使用紅色LED光源分別對單個粒子上的報告分子上的報告熒光進(jìn)行檢測。白色LED光源可將粒子分類，從而鑒定各個不同的反應(yīng)類型（即定性）；綠色LED光源可確定粒子上結(jié)合的報告熒光分子的數(shù)量，從而確定粒子上結(jié)合的目的分子的數(shù)量（即定量），并將兩組CCD快速成像進(jìn)行疊加，通過軟件進(jìn)行快速的定性定量分析。因此，通過白色及綠色LED雙光源的同時檢測，完成對反應(yīng)的實時、定性和定量分析。
 
液相芯片的主要科研應(yīng)用
 
液相芯片是繼平面芯片之后的一種新型芯片技術(shù)，是一種非常靈活的多重分析平臺，在核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的大規(guī)模多重分析中具有巨大的應(yīng)用潛力，可用于免疫分析、核酸研究、酶學(xué)分析、受體配體識別分析等眾多領(lǐng)域的研究，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用、蛋白質(zhì)核酸相互作用分析等都可以在同一個平臺上實現(xiàn)。鑒于液相芯片技術(shù)在高通量定性和定量檢測上令人矚目的優(yōu)勢，目前它在基因組學(xué)研究、蛋白質(zhì)組學(xué)研究、藥物開發(fā)、基礎(chǔ)研究和臨床診斷等方面的應(yīng)用十分廣泛，近幾年來以此為平臺的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用十分活躍，研究者既可以根據(jù)研究需要自行制備探針交聯(lián)微球，建立反應(yīng)體系，也可使用種類繁多的商品化試劑盒進(jìn)行分析。大體說來，液相芯片技術(shù)的應(yīng)用包括兩大部分：液相蛋白芯片和液相基因芯片，前者主要是基于抗原抗體反應(yīng)，而后者實質(zhì)為核酸雜交。
 
Applied BioCode數(shù)碼磁珠技術(shù)簡介
 
Applied BioCode采用獨特的專利數(shù)碼粒子技術(shù)（Barcoded Magnetic Beads，BMB）及無液路的CCD檢測技術(shù)來實現(xiàn)對可多達(dá)4096個指標(biāo)的多重檢測。
 
1952年10月7日，第一個數(shù)字條形碼專利被授予發(fā)明者約瑟夫•伍德蘭和伯納德•西爾弗。幾十年后，第一臺讀取數(shù)字條形碼的掃描儀于1974年安裝在俄亥俄州特洛伊市馬什超市。條形碼很快成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并成為數(shù)百萬種產(chǎn)品識別信息的最廣泛使用的方法。
 
1995年，條碼標(biāo)簽被提出用于生物分子識別[WO 96/24061, EP0757830, US 5770455]。所述條碼襯底包括微芯片、硅、二氧化硅或金屬；然而，這些材料缺乏生物相容性，無法成為商業(yè)上可行的產(chǎn)品。Applied Biocode公司成立于2008年，并開發(fā)出了生物相容性的數(shù)碼粒子，它不僅具有良好的物理性能（密度、硬度、溫度、壓力、壽命穩(wěn)定性）和化學(xué)性能（pH穩(wěn)定性、表面化學(xué)、生物功能），而且具有良好的生物相容性（核酸、蛋白質(zhì)、緩沖液、長期穩(wěn)定性），公司的研究團(tuán)隊率先開發(fā)了顯微鏡級仿生條碼技術(shù)，設(shè)計了一個完整的蛋白質(zhì)和核酸分子條碼和檢測系統(tǒng)。Applied Biocode公司專注于數(shù)碼粒子（BMB）技術(shù)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，為研究和臨床實驗室?guī)�來了革命性的新工具�?br />  
該數(shù)碼粒子經(jīng)特殊表面處理，可將任何DNA、RNA等核苷酸探針或是抗原、 抗體等蛋白質(zhì)探針做連接，穩(wěn)定性達(dá)一年以上。粒子為高分子材料夾層和順磁性內(nèi)層材料，實驗操作方便，芯片可以快速與生物探針反應(yīng)，粒子具有水平沉降易于判讀的特性，且黑白相間的條形碼判讀準(zhǔn)確率近100%。
 
BioCode 2500數(shù)碼液相芯片系統(tǒng)介紹
 
BioCode 2500數(shù)碼液相芯片系統(tǒng)可快速掃描整體96孔微孔板，配合CCD相機(jī)，利用明視野影像讀取條形碼進(jìn)行數(shù)碼粒子編碼識別，然后經(jīng)由讀取熒光訊號強(qiáng)度來量化分析物。
 
BioCode 2500數(shù)碼液相芯片系統(tǒng)使用高性能的光學(xué)檢測裝置及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件，可以非常精準(zhǔn)的識別數(shù)碼粒子上的數(shù)字條碼信號，以及通過檢測藻紅蛋白的熒光信號強(qiáng)度來對生物標(biāo)志物進(jìn)行量化分析。該設(shè)備沒有液路系統(tǒng)，大大降低了由于液路堵塞導(dǎo)致的設(shè)備故障，從而降低了客戶的設(shè)備維護(hù)成本。
 
BioCode 2500數(shù)碼液相芯片系統(tǒng)可以在一個樣本中同時獲得數(shù)十甚至數(shù)百種的檢測結(jié)果�？蓮V泛應(yīng)用于傳染病、遺傳性疾病、過敏原、自身免疫、腫瘤、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、動物檢驗、食品檢驗、遺傳醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)研究、基因表達(dá)譜、藥物及生物標(biāo)志物等疾病的檢測和篩選多個領(lǐng)域。