背景介绍：

免疫分析技术在生物医学研究和临床诊断中扮演着重要角色，特别是在低浓度生物标志物的检测方面。传统的实验室免疫分析方法，如酶联免疫吸附测定（ELISA），虽然灵敏度高，但存在耗时长、需要较大样本量和专业设备等局限性。这些因素限制了它们在快速诊断和资源受限环境中的应用。随着即时诊断（POC）需求的增加，研究者们一直在探索更快速、成本效益高且操作简便的替代技术。然而，现有的快速诊断方法，如横向流动测定（LFA），虽然在抗击COVID-19全球疫情中发挥了重要作用，但它们通常只能提供二元结果，灵敏度有限。因此，在POC和实验室环境中都迫切需要快速、灵敏、低成本、使用简单且能兼容最小样本量的诊断设备。

导读：

近期，有研究者开发了一种三维微流控毛细管装置，用于在未经处理的全血样本中进行快速且多重的荧光免疫分析。相关研究以“Three-Dimensional Microfluidic Capillary Device for Rapid and Multiplexed Immunoassays in Whole Blood”为题目，发表在期刊《ACS Sensors》上。

本文要点：

1、本研究开发了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的三维微流控装置，能够在全血样本中直接进行快速、多重的荧光免疫分析。

2、该装置利用三维通道结构实现了生物功能化颗粒的尺寸依赖性固定，无需任何样品预处理、主动泵送或外部图案化。

3、通过优化通道几何形状，确保了全血在装置内的无阻碍流动，避免了红细胞对检测的干扰。

4、该装置仅依靠毛细管力驱动，操作简单，在全血样本中展示了检测BSA特异性抗体和多重检测的能力。

5、总体而言，该装置具有快速、灵敏、多重检测等优点，为开发便携式诊断设备提供了新的思路。

全文总结/概括：

传统免疫分析方法面临的主要挑战包括：

1、需要大量样品体积（最少100μL），而在某些领域如结构生物学和高通量药物筛选中，样品体积是一个限制因素。

2、需要复杂的样品预处理步骤，如离心、洗涤等，增加了操作时间和复杂性。

3、对于基于颜色的检测方法，如ELISA，红细胞的强烈颜色会干扰信号检测。

4、传统方法需要专业实验室设备和人员，不适合在资源有限的环境或需要快速诊断的情况下使用。

总之，传统免疫分析方法存在需要大量样品、复杂操作步骤、受干扰因素影响以及不适合现场快速检测等问题，因此，需要开发新的更简单、快速和灵敏的检测方法。

该三维微流控装置在全血免疫分析中的主要优势如下：

1、快速性：设备能够在5分钟内完成从样本加载到结果读出的全过程，显著减少了等待时间。

2、简便性：无需复杂的样本预处理，简化了传统免疫分析中所需的过滤、孵化和洗涤步骤。

3、灵敏度：即便在全血样本中，该装置也能保持与纯缓冲溶液中相当的检测灵敏度。

4、多重检测能力：设备能够同时检测多个不同的抗原，提高了分析的效率和应用范围。

5、成本效益：利用PMMA材料和简化的制造工艺，降低了生产成本，有利于在资源有限的环境中使用。

图1.三维纳米流体免疫测定过程概览。

图2.三维微流控装置的几何形状。

图3.芯片上的高度筛选。

图4.流经不同流出高度装置的全血荧光图像。图中通道宽度为2毫米。

图5.不同浓度的全血和不同流出高度下CP区域的填充速度。数据采用分段线性回归拟合。这两个拟合函数分别用黑色实线和虚线表示。

图6.在全血中进行芯片上的荧光免疫吸附试验。

图7.全血和PBS免疫吸附测定的LOD。

图8.芯片上的多重免疫分析。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.4c00153