【科研动态】华中科大胡文君副教授、刘钢教授团队AFM：基于普通明场成像的超表面等离子...

　　

2024年4月9日，我校生命科学与技术学院胡文君副教授和刘钢教授团队在期刊Advanced Functional Materials杂志发表了题目为“Nanoplasmonic Affinity Analysis System for Molecular Screening Based on Bright-Field Imaging”的研究论文。该研究设计出了基于普通 LED 白光照明的明场反射成像系统，并应用新开发的 Meta-SPR 芯片色度分析算法，通过微滴定点实现了高灵敏度的分子相互作用检测、多样品检测和背景噪声去除。

随着生物制药领域的市场需求持续增长，特别是抗体药物以其精准的靶向作用和显著的治疗效果成为生物制药的重要组成部分，目前正处于抗体药物发展的高峰期。随着对抗体药物需求的不断上升，抗体筛选技术也在迅速进步。然而，传统的药物筛选方法不仅成本高昂，周期漫长，而且寻找有效药物极其困难。通过分析生物分子间的相互作用，可以获取关键的动态信息，从而为早期治疗提供重要指导。目前用于分析分子相互作用的技术包括生物层干涉法（BLI）、表面等离子体共振（SPR）和局域表面等离子体共振（LSPR）。尽管这些方法能够提供无标记、实时和高通量的分析，但它们也存在一些局限性，如芯片稳定性不足、非特异性吸附、高仪器成本、精度不足和设备体积庞大等问题，这限制了它们在个体、小型制药企业和资源有限环境中的应用。因此，研发一种快速、高通量、成本低廉的实时检测技术，用于药物筛选或早期诊断显得尤为重要。

项目团队采用纳米光刻法和电子束蒸发法制造的低成本的超表面等离子共振技术（MetaSPR）并结合模具形成的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流体浓度梯度发生器装置（CGGD）或三维打印塑料微流体空白装置进行结合和解离检测。通过基于同轴光学和普通 LED 白光照明的明场反射成像系统，并应用新开发的 Meta-SPR 芯片色度分析算法，通过微滴定点实现了高灵敏度的分子相互作用检测、多样品检测和背景噪声去除。结果表明，基于简单明场成像的MetaSPR亲和力检测平台可以在100 pM - 100 nM的浓度区间内实现实时的高通量分析生物分子互作检测。该团队运用微流控梯度发生器实现了自动样品浓度稀释，大大简化了实验流程。该工作使用微纳液滴点样技术和形态学启发的图像处理技术，在同一个视野下实现了原位的非特异性信号去除并实现复杂多样本同时检测。该研究成果表明基于成像的MetaSPR生物分子检测技术具备较大的发展潜力。

基于形态学算法的超灵敏动力学分析和多样本检测

华中科技大学胡文君副教授为论文通讯作者，刘钢教授为署名作者，华中科技大学生命科学与技术学院陈铭潜博士生、樊洪利博士生为论文的共同第一作者。华中科技大学生命学院为第一完成单位。该研究受到国家自然科学基金（82072735）、中央高校基本科研业务专项资金和人畜共患传染病重症诊治全国重点实验室的资助。该研究联合我校生命学院、量准（上海）实业有限公司、量准（武汉）生命科技有限公司等国内产、学、研多家单位共同参与研发。

论文链接 https://doi.org/10.1002/adfm.202314481