数字光流控技术：15分钟完成无标记蛋白质检测的革命性突破

在医学诊断和疾病管理中，快速、准确地检测蛋白质标志物至关重要。传统的检测方法如酶联免疫吸附试验（ELISA）虽然准确，但耗时长、操作复杂且成本高昂。近期，北京理工大学张帅龙教授与符荣鑫老师研究团队在《Nano Letters》期刊上发表了一项突破性研究，开发了一种名为“电渗数字光流控（e-DOF）”的全新平台，能通过超光谱干涉计算直接量化蛋白质结合的纳米级形变，结合电渗驱动分子自循环技术，将检测时间从传统ELISA的2-3小时缩短至15分钟，灵敏度达0.21 nM（超ELISA 50倍），临床样本准确率100%。

追光生物自主研发的数字微流控系统，为研究提供技术支持与部分实验组件，助力实现了检测效率和灵敏度的飞跃。

一、蛋白质检测的挑战与机遇

蛋白质标志物是反映人体健康状况和疾病进程的重要指标。例如，免疫球蛋白M（IgM）可以帮助识别急性感染，而免疫球蛋白G（IgG）则能反映既往感染史和免疫反应。精确检测这些蛋白质对于早期诊断、术后监测和预后评估具有重要意义。

目前临床常用的蛋白质检测方法主要有两种：

1.侧向流动检测（LFA）

成本低、操作简单，但只能提供定性或半定量结果，灵敏度有限。

2.酶联免疫吸附试验（ELISA）

作为临床金标准，灵敏度高但存在明显不足。（检测过程需要2-3小时；操作步骤繁琐，依赖专业人员；样本消耗量大，通常需要数百微升；需要复杂的酶标记过程。）

更先进的检测技术如局域表面等离子体共振（LSPR）和表面增强拉曼散射（SERS）虽然提高了灵敏度，但依赖昂贵的金属基底或复杂的操作流程，难以实现快速、多重和自动化分析。

二、技术突破：e-DOF平台的核心原理

研究团队开发的e-DOF平台巧妙结合了数字微流控和计算高光谱干涉测量两大技术，通过以下创新设计解决了传统检测的痛点：

1. 无标记光学检测系统

图1：系统构建和检测原理示意图

该系统采用自干涉晶片作为检测基底（图1A）。当一束准直光照射晶片时，会在表面和硅/二氧化硅界面产生两束反射光，形成干涉光谱。任何蛋白质结合导致的纳米级形貌变化都会改变光程差，从而引起干涉光谱的相位移动。通过快速傅里叶变换（FFT）分析这些相位变化，可以精确量化蛋白质的结合情况（图1C）。

这种无标记检测方法省去了传统ELISA中繁琐的酶标记和二次抗体孵育步骤，大大简化了检测流程。

2. 电渗驱动的分子循环

图3：微流控液滴内的电渗流诱导循环