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传统生物标志物检测方法存在诸多局限，研究人员开展了基于微针免疫分析平台（TMIP）检测皮肤间质液（ISF）中生物标志物的研究。结果显示 TMIP 检测重复性大幅提升，对 S100B 检测限低至 20 pg/mL，为 ISF 诊断带来新突破。
在医学检测领域，传统的生物标志物检测方法就像一把钝刀，虽能勉强完成任务，但问题重重。血液检测作为常用手段，在获取生物标志物时，就像一场 “小手术”，不仅会让患者承受组织损伤、感染的风险，还会带来疼痛和不适。而尿液、汗液等替代生物流体，在检测生物标志物方面，又像是不太靠谱的 “助手”，其生物标志物水平不稳定，与疾病的关联也不紧密。皮肤间质液（ISF）作为一种富含多种生物分析物的潜在 “宝藏”，本可成为理想的检测样本，但目前缺乏有效的提取和高灵敏度分析方法，检测过程还依赖昂贵设备，操作复杂，结果重复性差，使得它的优势难以发挥，就像被重重迷雾笼罩。
为了驱散这层迷雾，国外研究人员开启了一场探索之旅，他们致力于开发新的检测平台，希望能打破这些困境。其中，微针（MNs）技术的出现，就像黑暗中的一丝曙光。它能微创采集样本，可若想在临床应用中发挥更大作用，还需解决诸多问题。在此背景下，研究人员聚焦于开发一种更高效的微针免疫分析平台，以实现皮肤间质液中生物标志物的精准检测。
最终，研究人员成功开发出湍流增强微针免疫分析平台（TMIP），这一成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》杂志上。TMIP 整合了多种技术，为生物标志物检测带来了新的希望，有望在临床诊断领域掀起一场变革。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微针阵列的制备技术，通过铣削工艺将铝制成子弹形状的微针阵列，再经一系列处理得到纳米多孔微针（NPMNs），其独特结构能增加检测表面积 。其次是微流控装置与磁性搅拌器工具（MST）的制作和应用技术，二者协同工作，简化检测流程，增强检测性能。此外，还利用免疫功能化技术，使微针能特异性捕获目标生物标志物，为精准检测奠定基础。
优化 MST 性能
研究人员对 MST 性能进行优化，比较了三种不同形状的 MST（椭圆、十字和星形）。通过混合红色染料溶液和去离子水，以混合指数量化混合效率。结果发现，MST 的湍流生成能力随转速增加而增强，在 800 RPM 时达到峰值，超过该转速效率下降。其中，星形 MST 在 800 RPM 时混合效率最高，约 8 秒达到混合指数 0.85 ，表明其能有效促进试剂反应和去除未结合生物材料。
验证 TMIP 性能
在验证 TMIP 性能时，研究人员对比了手动操作和 TMIP。手动操作步骤繁琐、易污染且重复性差，而 TMIP 能简化分析流程，利用 MST 产生的流体湍流有效去除非特异性结合（NSB）。在 S100B 检测实验中，随着洗涤时间延长，荧光强度和信号偏差值降低。TMIP 在洗涤过程中平均变异系数（CV）值低于手动操作，在 S100B 结合步骤后全程使用 TMIP，平均 CV 值可低至 4.3%，证明其能显著提高检测重复性。
对比手动操作和 TMIP
通过体外实验，研究人员使用非多孔微针阵列结合优化后的 TMIP 检测 S100B。手动操作和 TMIP 的检测范围均为 0.5 μg/mL 至 160 μg/mL，但检测限（LOD）分别为 191 ng/mL 和 41 ng/mL。在重复性方面，TMIP 的 CV 值比手动操作降低了 52%，在低浓度范围（50 ng/mL 至 200 ng/mL）CV 值更是降低了 75%，说明 TMIP 在低浓度生物标志物检测中灵敏度和重复性更高。
提高重复性和动态范围
纳米多孔微针（NPMN）相较于非多孔微针，表面有均匀 40 nm 直径的纳米孔，表面积增加 300 多倍，更利于检测低浓度 S100B。在使用明胶模拟皮肤的实验中，NPMN 插入和取出未对模拟皮肤造成明显损伤，且固定的捕获抗体稳定性良好。定量分析显示，手动操作和 TMIP 对 S100B 的检测限分别为 34 pg/mL 和 20 pg/mL，TMIP 使检测动态范围从微克级提升到纳克级，非多孔微针和 NPMN 使用 TMIP 时 CV 值分别降低 47% 和 55%，且 TMIP 对 S100B 具有高选择性。
快速分析时间下的 TMIP 性能验证
研究人员评估了缩短 S100B 分析时间的可行性。结果显示，1 分钟采样虽荧光强度不如 30 分钟采样，但线性度相似（30 分钟：R2 = 0.9758，1 分钟：R2 = 0.97523） ，且定量分析能力出色，检测限达 31 pg/mL，能满足黑色素瘤 S100B 临界值（0.2 μg/L）的检测要求。在黑色素瘤小鼠模型实验中，TMIP 在 1 分钟和 30 分钟反应时间下，检测信号重复性比手动操作分别提高 78% 和 85%，且检测的 S100B 浓度虽低于血清，但仍高于诊断阈值。
研究人员开发的湍流增强微针免疫分析平台（TMIP），有效整合了微针阵列、微流控装置和磁性搅拌器工具（MST），克服了传统皮肤间质液（ISF）诊断的难题。它简化了分析流程，减少了用户干预，通过 MST 产生的湍流增强了试剂反应性和洗涤能力，显著降低了非特异性结合，提高了生物标志物捕获性能。纳米多孔微针（NPMNs）的应用，进一步拓宽了检测的动态范围，降低了检测限。体外实验和动物实验均表明，TMIP 在检测黑色素瘤生物标志物 S100B 时，展现出高灵敏度、高重复性和快速检测的优势。这一研究成果为基于 ISF 的诊断开辟了新方向，有望推动微创诊断技术的发展，未来或可应用于即时检测（POCT）平台，让医疗检测更加便捷、高效，为疾病的早期诊断和治疗提供有力支持。
