基于微纤维结构移液枪头的酶联免疫吸附检测技术开发及其在快速现场诊断中的应用

为解决传统ELISA检测耗时长、样本消耗大等问题，研究人员开发了一种集成微纤维结构（MFS）的移液枪头（MFS-PT）及配套荧光检测器，用于C反应蛋白（CRP）的高灵敏度快速检测。该技术将检测时间缩短至55分钟（传统方法的1/3），样本量降至3 μL（1/33），灵敏度提升1.4倍，为现场诊断提供了低成本、高效的新工具。

　　

研究背景与意义
在医疗诊断、环境监测等领域，酶联免疫吸附检测（ELISA）因其高特异性被广泛应用，但传统方法存在操作繁琐、耗时长（数小时）、样本需求量大（数十微升）等瓶颈。尤其对于现场快速检测，如炎症标志物C反应蛋白（CRP）的即时监测，亟需更高效的技术。移液枪头（PT）因其操作简便、成本低廉被视为潜在解决方案，但普通PT比表面积有限，且3D打印PT存在透光性差、表面粗糙干扰荧光检测等问题。

研究机构与技术路线
日本的研究团队提出了一种创新方案：将3D打印的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）微纤维结构（MFS）嵌入商用透明聚丙烯PT中，结合自研微型荧光检测器（LED+μPMT），开发了MFS-PT-ELISA系统。关键技术包括：（1）定制喷嘴3D打印MFS以增大比表面积；（2）优化抗体固定工艺；（3）构建便携式荧光检测装置。

研究结果

1. MFS性能评估
   通过扫描电镜证实MFS成功增加PT内表面积，流体实验显示其可稳定固定抗体并实现溶液顺畅吸排。

2. CRP检测灵敏度
   MFS-PT-ELISA对CRP的检测限达0.78 ng/mL，较无MFS的PT灵敏度提高1.4倍，归因于MFS缩短蛋白扩散距离并提升抗原-抗体结合效率。

3. 效率优化
   检测时间缩短至55分钟（传统ELISA的1/3），样本消耗仅3 μL（1/33），且与微孔板法的血清CRP检测结果高度一致（R²>0.95）。

结论与展望
该研究通过MFS-PT-ELISA实现了“移液操作即检测”的简化流程，兼具低成本（ABS材料可批量3D打印）与高性能（高透光性PT保障荧光信号）。未来可拓展至其他蛋白标志物检测，推动家庭医疗、食品安全等场景的现场诊断应用。论文发表于《Talanta》，通讯作者为Kazuhiro Morioka，团队获日本学术振兴会（JSPS）资助支持。