生物芯片點樣儀助力開發(fā)無標記小分子相互作用檢測方法

無標記光學(xué)生物傳感器共認為是分子相互作用研究的有力工具，其中表面等離子體共振（SPR）技術(shù)則是這一領(lǐng)域的金標準。SPR常與微流控芯片結(jié)合對幾個到幾十個樣品同步進行分析檢測，分子量低至100 Da，靈敏度高，但受限于較少樣品數(shù)量。高通量和低檢測限是生物分子檢測的理想方式，斜入射反射差（OI-RD）技術(shù)能夠以高通量模式檢測數(shù)千種生物分子相互作用，特別是大于1000 Da的生物分子。本文提出了一種有效的通過OI-RD技術(shù)實現(xiàn)高通量和低檢測限的生物分子相互作用檢測方法。

文章題目為“Development of a carboxymethyl chitosan functionalized slide for small molecule detection using oblique-incidence reflectivity difference technology”于2024年9月發(fā)表在Biomedical Optics Express雜志，作者來自于上海復(fù)旦大學(xué)的信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院微納米光子結(jié)構(gòu)教育部重點實驗室。為了提高OI-RD對小分子（通常< 500 Da）的檢測能力，作者開發(fā)了一種以羧甲基殼聚糖（CMCS）和戊二醛（GA）交聯(lián)劑功能化修飾的三維生物芯片。蛋白樣品溶解在HEPES(pH 7.5)緩沖液中，濃度為0.5 mg/mL，隨后使用英國ArrayJet生物芯片點樣儀進行點印（Super Marathon 對應(yīng)新型號Mercury 100-S），玻片被分成10個重復(fù)區(qū)域，每個區(qū)域為8 × 8陣列，點樣體積100pL，點間距300 μm，點樣溫度20 ℃ 、濕度50%。（芯片制備流程和檢測 如圖1，下圖加上標注）

 

圖1：(a) CMCS環(huán)氧玻片功能化修飾示意圖。(b)利用CMCS玻片進行生物分子打印示意圖。(c)OI-RD檢測系統(tǒng)原理圖

結(jié)果顯示，通過優(yōu)化超聲時間、蛋白固定時間、羧甲基殼聚糖（CMCS）分子量以及戊二醛（GA）功能化時間，發(fā)現(xiàn)68 kDa的親和素蛋白檢出限為6.8 pM，比二維環(huán)氧樹脂芯片檢出限低約44倍。此外，對于小分子量物質(zhì)D -生物素（244 Da）也可準確檢出，明顯小于2D環(huán)氧樹脂上1765 Da的檢出限。（如圖2，下圖加上標注）

圖2：(a)不同濃度下BBSA與親和素在CMCS-GA玻片上的實時結(jié)合曲線 (b)三維上OI-RD信號振幅隨親和素濃度變化曲線。(c)不同濃度下BBSA與親和素在二維環(huán)氧生物芯片上實時結(jié)合曲線 (d) OI-RD信號振幅隨親和素濃度的變化曲線

結(jié)論：在生物分子相互作用檢測方面，基于功能化的3D生物芯片，OI-RD技術(shù)實現(xiàn)了樣品的高通量和結(jié)果的低檢測限，可進行功能性基因或蛋白相關(guān)的藥物高通量篩選等，具有廣闊的應(yīng)用前景。

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/BOE.534563

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