基于抗體抗原“特異性結(jié)合"的免疫分析已被廣泛用于實驗室研究和臨床診斷中越來越重要的位置。其中新技術，酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）是一種經(jīng)典且功能強大的生化傳感技術(shù)共同學習，可通過生物酶反應(yīng)和化學(xué)比色法對超低濃度分析物進行定量。ELISA已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷深入、環(huán)境分析和食品安全等領(lǐng)域效高。然而，在傳統(tǒng)ELISA檢測中基礎，抗原或抗體被包覆到多孔板（例如性能，96孔板）的孔壁上，這導(dǎo)致了三個主要缺點：(ⅰ) 由于所有步驟都在同一槽內(nèi)進行對外開放，因此在每步反應(yīng)前后需要多次清洗技術創新，以去除未結(jié)合的殘留試劑和非特異性相互作用的分子，這給檢測人員造成了繁重的體力勞動資料；(ⅱ) 此外廣泛應用，由于操作中存在的差異性也可能為檢測結(jié)果帶來誤差。(ⅲ)檢測物與抗原抗體是通過被動的擴散來實現(xiàn)結(jié)合橫向協同，因此傳統(tǒng)的ELISA檢測需要較長的孵育時間哪些領域。以上原因都造成了傳統(tǒng)ELISA檢測效率低的問題。

近日不斷創新，哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬星課題組提出了棒狀磁驅(qū)動納米機器人（MNR）作為可操作的免疫分析探針建立和完善，實現(xiàn)自動高效的ELISA分析方法，稱為納米機器人激活ELISA（nR-ELISA）參與水平。為了制備MNR穩定發展，研究人員利用外部磁場輔助實現(xiàn)Fe₃O₄磁性顆粒的自組裝以及在其表層原位生長一層剛性氧化硅（SiO₂）。緊接著將捕獲抗體（Ab1）通過法學(xué)法修飾到其表面聯動，最終成功制備了磁性可操作免疫分析探針（MNR-Ab1）能力建設。通過數(shù)值模擬研究了微尺度下MNR周圍的流體速度分布，并通過實驗結(jié)果驗證了主動旋轉(zhuǎn)MNR能夠提高混合效率生產體系。為了使傳統(tǒng)的ELISA檢測過程實現(xiàn)自動化服務，研究人員通過三維打印設(shè)計并使用面投影微立體光刻技術(shù)（nanoArch P150, 摩方精密）制造了一個由三個功能槽成的檢測單元。MNR-Ab1在外部磁場的作用下能力和水平，通過微通道實現(xiàn)在不同的功能槽間運動覆蓋，參與不同的階段的生化反應(yīng)。主動旋轉(zhuǎn)的MNR-Ab1s可以在微尺度下研究，通過加速物質(zhì)交換實現(xiàn)抗原/抗體與待檢測物的快速結(jié)合高效，從而達到縮短培養(yǎng)時間的目的。該工作實現(xiàn)了ELISA檢測的自動化提高。在未來機構，為了實現(xiàn)ELISA的高通量檢測，研究人員擬采用亥姆霍茲線圈來替代目前磁場發(fā)生器。并且通過數(shù)值模擬的方法證明了：亥姆霍茲線圈不僅可以提供足夠大的操作空間基礎，同時空間內(nèi)的磁場偏差較刑峁﹫詫嵵?。?/span><1.6%），是未來發(fā)展高通量自動化ELISA檢測理想的選擇高產。該工作將磁性微/納米機器人應(yīng)用到自動高效ELISA的檢測中信息化技術，不僅在未來的即時檢測（POCT）中具有巨大的潛力，而且將具有自驅(qū)能力的微/納米機器人的實際應(yīng)用擴展到分析化學(xué)領(lǐng)域良好。相關(guān)研究結(jié)果以“Magnetic Nano-Robots as Maneuverable Immunoassay Probes for Automated and Efficient Enzyme Linked Immunosorbent Assay"為題發(fā)表于《ACS Nano》逐步顯現。

圖1 磁性納米機器人實現(xiàn)了自動化和高效的ELISA（nR ELISA）分析示意圖。

圖2 MNR的制備和運動特性表征引領。

圖3 MNRs實現(xiàn)了自動化ELISA檢測自動化裝置。采用摩方精密P150面投影微立體光刻技術(shù)打印了檢測單元。如圖b所示應用前景，微通道的狹縫寬度為200 μm開展攻關合作，狹縫間距為300 μm。