长期以来，酶联免疫吸附测定（ELISA）一直是临床和研究领域检测分析物的基准。虽然有效，传统的ELISA耗费资源，操作时间长，并且不适合高通量和多重应用。随着科学工作流程对更快和更具成本效益解决方案的需求日益增加，显然经典格式需要现代化升级。微型化ELISA提供了一种强有力的升级，利用皮升（picoliter）分配降低成本，加快时间进度，并在不牺牲数据质量的情况下扩展检测。在本文中，我们讨论了传统ELISA的不足之处，以及微型化如何为各类应用提供更快、可扩展和更高效的检测方式。
为什么ELISA需要升级
ELISA是靶标分析物免疫检测的黄金标准，一直以来都是研究和临床应用中非常有价值的工具。ELISA在评估感染状态方面尤其具有革命性，目前仍是各生物医学领域常规诊断和前沿研究的基石[1,2]。例如，医疗专业人员使用它来测量针对各种病原体的循环抗体水平，如肝炎病毒和HIV，以及用于健康筛查目的，例如评估前列腺特异性抗原水平[3,4]。
尽管它的重要性和普遍性，这一技术仍存在一些局限，使其在现代工作流程中不再是一个可行的选择。它可能是：
• 资源密集型：它们通常涉及多个步骤（例如涂层、封闭、洗涤、孵育），这些步骤耗时数小时，并且需要合格的人员进行操作和解读。
• 试剂密集型：在大规模进行时，它们涉及使用昂贵的主要抗体，以及可能需要大量不同的缓冲液和洗涤试剂。
• 易变性：抗体或基质的批次间变异可能导致结果随时间不一致。交叉反应或非特异性结合可能导致错误结果。清洗不当或试剂问题也会影响准确性。此外，ELISA的手动移液增加了额外的挑战，如增加人为错误的风险，因此需要现代化的替代方法[5]。
• 难以多重检测：即便在96孔和384孔格式下，多重检测的挑战也可能给寻求提高资源效率并满足竞争性时间表的团队带来阻碍。
微型化ELISA的案例
ELISA 微型化是解决成本、通量和复用等问题的一个解决方案。得益于技术进步，许多检测和实验室流程现在都可以在体积上进行缩小，从而减少所需试剂和样品的数量。微型化的ELISA可以使用微阵列或芯片格式进行，并通过专用的微量点样仪将反应体积缩小到微升、纳升和皮升范围。这些功能为研究人员带来了几个优势，包括：
• 节省试剂：微型化减少了每次反应所需的试剂剂量，精密的微量点样仪设计为低死体积，减少了在运行之间浪费的液体。这降低了整体耗材使用和成本，为实现更高通量或满足其他实验需求释放了预算。
• 更高的通量：微量点样系统可以快速处理多个微孔或微阵列，增加通量，使研究人员能够并行处理更多样本。这促进了大规模研究，其中准确性不受运行间变异的影响。
• 更快的工作流程：一次处理更多样本缩短了研究和临床时间表，从而加快临床决策并可能改善患者结果。此外，自动点样仪及其与其他机器人系统的可能集成减少了人工操作时间、错误和变异性。
• 多重检测：微型化的ELISA平台，包括那些利用皮升点样的，能够在单次检测中同时检测多个分析物。这节省了样本，提高了数据密度，并允许在单次运行中进行更全面的分析。
• 更好的重现性：精密的点样仪能够提供准确、可重复的皮升至微升体积的试剂，最小化人工错误和变异性。均匀的液滴沉积提高了孔或载玻片之间抗原/抗体结合的一致性，从而导致更可靠的结果。
图1. 使用sciFLEXARRAYER生产了一种微阵列ELISA，每个斑点大约700 pL，斑点的直径大约为190 µm。阅读完整的应用说明以了解这项技术如何用于评估心血管疾病生物标志物。
微型化检测中的精确点样挑战
微型化依赖于精确喷点，并越来越多地被临床和研究工作流程所采用。然而，并非所有的微型化技术都是一样的。在解决传统 ELISA 的挑战时，它们也带来了新的问题，可能会延误时间或影响数据质量。
液滴体积不一致会导致 ELISA 工作流程中出现差异。添加过少或过多的初级抗体会影响抗原结合，导致变异，并可能产生假阴性/假阳性结果。这种不一致性使研究人员难以得出可靠的结论或复制结果。此外，斑点排列不齐和斑点形态不规则也会造成类似的问题。有些喷点技术还依赖于接触式方法，这种方法存在较高的交叉污染风险和斑点形态问题。
这些限制可能会让研究人员回到起点，迫使他们面对与传统、非微型化人工方法相同的挑战，浪费宝贵的资源，产生不一致、不可靠的数据。
SCIENION 技术实现有效的 ELISA 微型化
SCIENION 的 sciFLEXARRAYER 仪器可实现小至 10 皮升的高精度、非接触式点样，帮助克服许多 ELISA 挑战。这些平台还提供了灵活性，以适应不同规模和多重检测需求的实验方法。该技术可确保一致的微量喷点，这意味着在运行中和运行间的体积和斑点形态都是一致的。
此外，SCIENION 技术实现了零死体积并采用非接触式喷点，使研究人员能够保存昂贵的试剂并防止交叉污染（图 2）。此外，sciFLEXARRAYER 还提供全系列仪器，（如 sciFLEXARRAYER S3）到用于早期研发入门级到高通量生产的需求（sciFLEXARRAYER S100）。这种可扩展性使实验室和生产设施都能从 SCIENION 喷点技术的精确性和可靠性中获益。
图 2. SCIENION 仪器利用压电技术进行超低容量（最低可达10 pL），可实现绝对零死体积和精确定位，从而进行精确的多重 ELISA 分析。
案例与应用
有了功能强大的微量点样仪做后盾，研究人员就能在提高现有 ELISA 工作流程的速度和效率的同时，开启整个潜在应用领域。受益于 ELISA 微型化的应用包括：
· 多重细胞因子分析： 微型化ELISA可同时测量少量样本中的多种细胞因子，从而进行全面的免疫分析，加快炎症标志物的识别，为临床决策提供依据，并开发出新的治疗方法。
· 传染病样本： 微型化ELISA可用于在一次试验中检测多种病原体的抗体，通过保存样本和显著缩短周转时间来简化传染病诊断。对于样本有限的复杂病例，微型化尤为重要[7]。
· 生物标记物的发现与验证： 通过实现检测的多重化，微型化可以从临床样本中快速筛选出候选生物标记物。如果没有精密点样仪，这样的应用将过于昂贵，而且很可能会消耗过多的样本而无法实现。
结论
微型化 ELISA 平台重新定义了诊断与研究的可能性。借助像SCIENION的sciFLEXARRAYER这样的精确非接触式喷点平台，科学家们可以克服传统 ELISA 的局限性，同时解锁高通量、多重化和样品高效的工作流程。这些进步缩短了时间，节省了宝贵的试剂，推动了诊断和发现应用的进步。ELISA 微型化有助于减轻长期以来提高效率的压力，同时又不影响灵敏度或数据质量。
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