创新无止境,胶体金试纸变身贴片传感器!
来源: IVD工具人 2022年07月05日 09:54

7月1日,Scientific Reports发表了日本东京大学工业科学研究所的一篇文章,介绍一种基于抗体的新型贴片式检测技术,该无血样检测技术未来对许多疾病有应用前景。

这种贴片式检测技术使用的贴片被称为“微针”,是通过把直径50微米(1毫米的二十分之一)以下、长1毫米以下的细微针头排列在贴片上加工而成,将其贴在手臂上,针头会从皮肤下吸取“细胞间质液(ISF)”,当间质液达到贴片另一侧的传感器后,就能测出抗体量。
与用注射器采血不同,该技术不会造成疼痛,非医务人员也能使用。针头材料与手术缝合“可溶线”一样,安全无毒可分解。
一、新型贴片传感器的创新点
1)无需采血即可实现抗体检测
2)配合胶体金试纸成为贴片传感器
二、新型贴片传感器的设计及其参数
1、新型贴片传感器的设计
由聚乳酸制成的可生物降解的多孔微针+新型胶体金免疫层析生物传感器(如图1)

2、免疫层析生物传感器的具体参数
新型贴片式传感器的尺寸:1.5cm x 3.5cm

3、可生物降解的多孔微针制备方法
制备方法如图2a
材料:聚乳酸
直径:15.5 ± 6.9 μm

4、多孔微针的吸收能力
在180℃条件下合成的微针,其对样品液的吸收量最大,可从皮肤模型中提取109.8 ± 8.7 μL样品液。
据估算,免疫层析生物传感器的样本量饱和量为63.7 μL,因此多孔微针理论上可以提供足够的ISF满足免疫层析生物传感器的检测量。

5、新型贴片的机械性能

多孔微针的机械强度均大于皮肤穿刺所需要的机械强度(>0.058N),且热处理后的多孔微针的穿透效率明显增加。
多孔微针不仅可以很好地插入皮肤提取ISF,进行无血液检测,而且在使用后皮肤可以迅速恢复,可减轻皮肤损伤。

6、新型贴片的装置及检测时间

新型贴片的装置如图5a和5b。
1min内,样品液被多孔微针快速提取,随后并流向样品垫。
3min后,样品液流过NC膜,到达吸收垫。(肉眼可见)


7、新型贴片的检测性能
SARS-CoV-2 IgM的检测限(LoD):3ng/mL
SARS-CoV-2 IgG的检测限(LoD):7ng/mL
据报道,ISF中抗体水平约为血液中抗体水平的15%-25%,因此SARS-CoV-2 IgM/IgG抗体的浓度应该在1μg/mL-6.4μg/mL范围内,检测ISF中的IgM/IgG抗体可以替代血液检测。

小结
ISF主要位于人体皮肤的表皮和真皮层,含有丰富的代谢物和蛋白质(如抗体),与血液中的代谢物和蛋白质密切相关。
这种基于微针和免疫层析的新型贴片传感器技术有微创、简单、快速的特点,可用于监测各种类型的生物标志物(如葡萄糖、胆固醇、蛋白质等),在传染病的诊断方面具有广阔的应用前景,尤其是在快速筛查和家庭自检领域有巨大潜力。

参考文献:

Anti-SARS-CoV-2 IgM/IgG antibodies detection using a patch sensor containing porous microneedles and a paper-based immunoassay

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