精確噴點： 實現更快、更大規模診斷開發的關鍵

長期以來，酶聯免疫吸附測定（ELISA）一直是臨床和研究領域檢測分析物的基準。雖然有效，傳統的ELISA耗費資源，操作時間長，并且不適合高通量和多重應用。隨著科學工作流程對更快和更具成本效益解決方案的需求日益增加，顯然經典格式需要現代化升級。微型化ELISA提供了一種強有力的升級，利用皮升（PIcoliter）分配降低成本，加快時間進度，并在不犧牲數據質量的情況下擴展檢測。在本文中，我們討論了傳統ELISA的不足之處，以及微型化如何為各類應用提供更快、可擴展和更高效的檢測方式。

01 為什么ELISA需要升級
ELISA是靶標分析物免疫檢測的黃金標準，一直以來都是研究和臨床應用中非常有價值的工具。ELISA在評估感染狀態方面尤其具有革命性，目前仍是各生物醫學領域常規診斷和前沿研究的基石。例如，醫療專業人員使用它來測量針對各種病原體的循環抗體水平，如肝炎病毒和HIV，以及用于健康篩查目的，例如評估前列腺特異性抗原水平。  

盡管它的重要性和普遍性，這一技術仍存在一些局限，使其在現代工作流程中不再是一個可行的選擇。它可能是：

• 資源密集型：它們通常涉及多個步驟（例如涂層、封閉、洗滌、孵育），這些步驟耗時數小時，并且需要合格的人員進行操作和解讀。  
• 試劑密集型：在大規模進行時，它們涉及使用昂貴的主要抗體，以及可能需要大量不同的緩沖液和洗滌試劑。  
• 易變性：抗體或基質的批次間變異可能導致結果隨時間不一致。交叉反應或非特異性結合可能導致錯誤結果。清洗不當或試劑問題也會影響準確性。此外，ELISA的手動移液增加了額外的挑戰，如增加人為錯誤的風險，因此需要現代化的替代方法。  
• 難以多重檢測：即便在96孔和384孔格式下，多重檢測的挑戰也可能給尋求提高資源效率并滿足競爭性時間表的團隊帶來阻礙。 

02 微型化ELISA的案例
ELISA微型化是解決成本、通量和復用等問題的一個解決方案。得益于技術進步，許多檢測和實驗室流程現在都可以在體積上進行縮小，從而減少所需試劑和樣品的數量。微型化的ELISA可以使用微陣列或芯片格式進行，并通過專用的微量點樣儀將反應體積縮小到微升、納升和皮升范圍。這些功能為研究人員帶來了幾個優勢，包括：
節省試劑：微型化減少了每次反應所需的試劑劑量，精密的微量點樣儀設計為低死體積，減少了在運行之間浪費的液體。這降低了整體耗材使用和成本，為實現更高通量或滿足其他實驗需求釋放了預算。  

• 更高的通量：微量點樣系統可以快速處理多個微孔或微陣列，增加通量，使研究人員能夠并行處理更多樣本。這促進了大規模研究，其中準確性不受運行間變異的影響。  
• 更快的工作流程：一次處理更多樣本縮短了研究和臨床時間表，從而加快臨床決策并可能改善患者結果。此外，自動點樣儀及其與其他機器人系統的可能集成減少了人工操作時間、錯誤和變異性。  
• 多重檢測：微型化的ELISA平臺，包括那些利用皮升點樣的，能夠在單次檢測中同時檢測多個分析物。這節省了樣本，提高了數據密度，并允許在單次運行中進行更全面的分析。  
• 更好的重現性：精密的點樣儀能夠提供準確、可重復的皮升至微升體積的試劑，最小化人工錯誤和變異性。均勻的液滴沉積提高了孔或載玻片之間抗原/抗體結合的一致性，從而導致更可靠的結果。

例如，SCIENION的sciFLEXARRAYER 系列可在單孔內完成通常需要消耗整個96孔板的ELISA，從而將材料消耗量減少100倍以上（圖 1）。

圖1

使用sciFLEXARRAYER生產了一種微陣列ELISA，每個斑點大約700pL，斑點的直徑大約為190μm。閱讀完整的應用說明以了解這項技術如何用于評估心血管疾病生物標志物。

03 微型化檢測中的精確點樣挑戰
微型化依賴于精確噴點，并越來越多地被臨床和研究工作流程所采用。然而，并非所有的微型化技術都是一樣的。在解決傳統 ELISA 的挑戰時，它們也帶來了新的問題，可能會延誤時間或影響數據質量。

液滴體積不一致會導致 ELISA 工作流程中出現差異。添加過少或過多的初級抗體會影響抗原結合，導致變異，并可能產生假陰性/假陽性結果。這種不一致性使研究人員難以得出可靠的結論或復制結果。此外，斑點排列不齊和斑點形態不規則也會造成類似的問題。有些噴點技術還依賴于接觸式方法，這種方法存在較高的交叉污染風險和斑點形態問題。

這些限制可能會讓研究人員回到起點，迫使他們面對與傳統、非微型化人工方法相同的挑戰，浪費寶貴的資源，產生不一致、不可靠的數據。

04 SCIENION 技術實現有效的 ELISA 微型化  
SCIENION的sciFLEXARRAYER儀器可實現小至 10 皮升的高精度、非接觸式點樣，幫助克服許多 ELISA 挑戰。這些平臺還提供了靈活性，以適應不同規模和多重檢測需求的實驗方法。該技術可確保一致的微量噴點，這意味著在運行中和運行間的體積和斑點形態都是一致的。

此外，SCIENION 技術實現了零死體積并采用非接觸式噴點，使研究人員能夠保存昂貴的試劑并防止交叉污染（圖 2）。此外，sciFLEXARRAYER 還提供全系列儀器，（如 sciFLEXARRAYER S3）到用于早期研發入門級到高通量生產的需求（sciFLEXARRAYER S100）。這種可擴展性使實驗室和生產設施都能從 SCIENION 噴點技術的精確性和可靠性中獲益。
 

圖 2

SCIENION儀器利用壓電技術進行超低容量（最低可達10 pL），可實現絕對零死體積和精確定位，從而進行精確的多重ELISA分析。

05 案例與應用
有了功能強大的微量點樣儀做后盾，研究人員就能在提高現有 ELISA 工作流程的速度和效率的同時，開啟整個潛在應用領域。受益于 ELISA 微型化的應用包括：

• 多重細胞因子分析：微型化ELISA可同時測量少量樣本中的多種細胞因子，從而進行全面的免疫分析，加快炎癥標志物的識別，為臨床決策提供依據，并開發出新的治療方法。

• 傳染病樣本： 微型化ELISA可用于在一次試驗中檢測多種病原體的抗體，通過保存樣本和顯著縮短周轉時間來簡化傳染病診斷。對于樣本有限的復雜病例，微型化尤為重要。

• 生物標記物的發現與驗證： 通過實現檢測的多重化，微型化可以從臨床樣本中快速篩選出候選生物標記物。如果沒有精密點樣儀，這樣的應用將過于昂貴，而且很可能會消耗過多的樣本而無法實現。