趙書林：微芯片電泳輔助級聯(lián)信號放大用于超靈敏生物分析
2019年4月21日-23日第22屆全國色譜學(xué)術(shù)報告會及儀器展覽會在上海光大會展中心國際大酒店舉行。大會致力為廣大色譜工作從事者以及從事色譜儀器設(shè)計與制造的廠商提供一個信息交流、產(chǎn)品展示、貿(mào)易洽談的平臺。此次大會吸引了全國各地色譜領(lǐng)域的專家、學(xué)者、廠商等參與其中，多角度地探討色譜科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。
除大會報告和墻報展示外，本次會議共設(shè)立樣品制備、分離、分析檢測、組學(xué)應(yīng)用4個分會場。分析檢測分會場安排了22個邀請報告，19個口頭報告，以及2個經(jīng)過專家遴選的青年報告，其中約有17個報告與色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)直接相關(guān)，另有7個報告是用微流控芯片技術(shù)開展相關(guān)分析，可見質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和微流控芯片技術(shù)在當(dāng)前的色譜分析領(lǐng)域可謂是“大紅大紫”。
在分析檢測分會場中，來自廣西師范大學(xué)的趙書林教授帶來了《微芯片電泳輔助級聯(lián)信號放大用于超靈敏生物分析》為課題的報告。
趙教授先從微芯片電泳(MCE)的研究背景講起，MCE具有樣品、試劑消耗少、分離效率高、操作簡單、通量高等優(yōu)點。目前，MCE技術(shù)已成功地應(yīng)用于多種物質(zhì)的分析檢測中，包括小分子、金屬離子、蛋白質(zhì)、核酸酶等，在單細胞分析、生化分析和臨床分析等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
MCE發(fā)展至今已經(jīng)走過了近三十年的歷程,逐漸完善改進。然而其高昂的制作成本、費時的制造工藝將這一類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍限定在實驗室以及特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。商業(yè)化的產(chǎn)品與實驗室的原理芯片存在較大的距離,在許多應(yīng)用細節(jié)上存在著需要克服的難題。芯片電泳技術(shù)要真正地走向?qū)嵱没?不僅要克服上述問題,還應(yīng)在以下兩個方面繼續(xù)做更多的研究工作。一方面是對樣品的有效提取與處理,即前處理。另一方面是對檢測信號的可靠識別,即根據(jù)所測信號快速、地得出待測樣品中各離子的種類與濃度,這需要大量的標(biāo)定實驗作為依據(jù)。因此，提高MCE方法的檢測靈敏度，是MCE方法進一步發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題。
在過去的十年里，為了改善MCE分析方法的靈敏度人們提出了各種基于在線電遷移的樣品預(yù)富集技術(shù)需提高方法的靈敏度，以這些芯片分離通道內(nèi)的堆積放大方法包括：(1)大體積樣品堆積；(2)殼聚糖掃描、場放大樣品堆積和反向場疊加相結(jié)合的方法。
后來趙教授講到他所帶領(lǐng)的課題組發(fā)展的主要方向有：1、微芯片電泳輔助級聯(lián)化學(xué)發(fā)光信號放大檢測miRNA-21用于癌細胞識別；2、微芯片電泳輔助級聯(lián)化學(xué)發(fā)光信號放大檢測HIV-DNA用于艾滋病鑒定；3、微芯片電泳輔助核酸鏈置換級聯(lián)激光誘導(dǎo)熒光信號放大用于miRNA-141檢測；4、微芯片電泳輔助級聯(lián)化學(xué)發(fā)光信號放大檢測人血漿中的Y-干擾素。
在方法的選擇性上，趙教授表示為了評價提出的方法的用于miRNA-21檢測的特異性，團隊以SM21、miR-15、miR-16、miR-141等非特異性miRNA對系統(tǒng)進行了挑戰(zhàn)。顯然，miR-21很容易于其他非特異性miRNA區(qū)分開來，方法顯示出良好的特異性。并通過多次實驗等方法驗證了方法原理的可行性。
目前,微芯片電泳主要應(yīng)用于生物、醫(yī)療、環(huán)境、土壤學(xué)等領(lǐng)域,雖然這些應(yīng)用僅處于起步階段,我們相信隨著技術(shù)的發(fā)展、制造工藝的革新,MCE的應(yīng)用前景不會只限于這些領(lǐng)域,在未來將會作為一種傳感元器件甚至是功能元器件應(yīng)用于更多領(lǐng)域。
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