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、學者、廠商等參與其中，多角度地探討色譜科學和技術(shù)的發(fā)展應用。
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、組學應用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)品的應用范圍限定在實驗室以及特殊的應用領(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,微芯片電泳主要應用于生物、醫(yī)療、環(huán)境、土壤學等領(lǐng)域,雖然這些應用僅處于起步階段,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用于更多領(lǐng)域。
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