利用增强型免疫荧光光子晶体微芯片和泪液中的脂钙素1实现快速糖尿病视网膜病变筛查

《Lab on a Chip》：Realization of rapid diabetic retinopathy screening with lipocalin 1 in tear using enhanced immunofluorescence photonic crystal microchip

便携式PhC微流控芯片通过增强免疫荧光检测泪液脂ocalin-1实现糖尿病视网膜病变快速筛查，临床测试灵敏度100%、特异性90%、准确率95%，适用于低资源地区早期诊断。

　　

糖尿病视网膜病变（Diabetic Retinopathy, DR）是可预防失明的主要原因之一，但目前的诊断工具依赖于昂贵的成像设备、专业技能，在某些情况下还需要侵入性操作，这限制了资源有限环境中的应用。因此，亟需快速、无创且经济可行的即时检测方法来早期发现DR。我们开发了一种便携式侧向流动微流控芯片，该芯片集成了一种光子晶体（PhC）生物传感器，以增强对脂钙素-1（Lipocalin-1, LCN-1）的免疫荧光检测能力。与不含PhC的基底相比，PhC表面可使荧光信号增强2.7倍；同时，通过使用吸水性纸材设计优化了微流控系统的流体流动，确保了均匀的液体分布和足够的抗原-抗体相互作用时间。我们使用羧基修饰颗粒进行了夹心免疫测定来验证分析性能，并在30份健康个体、非增殖性DR（NPDR）患者和增殖性DR（PDR）患者的泪液样本中进行了临床评估。该PhC微芯片的检测限为136 pg μL^-1，能够在15分钟内提供可量化的检测结果。临床测试显示，NPDR和PDR患者的LCN-1水平均高于健康对照组。该生物传感器在区分PDR患者和健康个体时表现出100%的灵敏度、特异性和准确性；在区分NPDR患者和健康个体时，灵敏度为100%，特异性为90%，总体诊断准确率为95%。这种集成PhC的微芯片能够快速、无创地从泪液样本中检测出DR。其高灵敏度、高特异性以及区分NPDR和PDR的能力表明，该技术具有很大的潜力，可应用于便携式即时检测平台，特别适合资源匮乏的环境，有助于早期干预并减少糖尿病患者的视力丧失。