生物標(biāo)志物存在于各種新陳代謝過(guò)程中，需要在單分子水平上進(jìn)行精確細(xì)致的分析，以進(jìn)行準(zhǔn)確的臨床診斷。鑒于對(duì)高靈敏度的需求，生物納米孔已被應(yīng)用于單個(gè)生物標(biāo)志物的傳感。然而，由于低容量生物標(biāo)志物在稀釋緩沖溶液中的濃度較低，而且難以進(jìn)行平行檢測(cè)，這給檢測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

針對(duì)在單分子水平靈敏檢測(cè)低豐度生物標(biāo)志物的需求，南京大學(xué)應(yīng)佚倫教授發(fā)展了一種液滴納米孔道單分子檢測(cè)技術(shù)，在陣列微芯片上實(shí)現(xiàn)了在單分子水平上皮克級(jí)生物標(biāo)志物的高通量、快速、無(wú)標(biāo)記檢測(cè)。該成果以“High-throughput single biomarker identification using droplet nanopore”為題，發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊Chemical Science上。

圖1 基于液滴納米孔道微芯片系統(tǒng)的單分子電化學(xué)分析：（a）微液滴制備；（b）陣列化液滴納米孔道電化學(xué)分析芯片；（c）高通量單分子電化學(xué)分析 該工作利用光刻技術(shù)構(gòu)建了納米孔道陣列電化學(xué)測(cè)量微芯片，并設(shè)計(jì)了可支持多個(gè)雙層膜的分離式多微孔，每個(gè)微孔都集成了一個(gè)連接到獨(dú)立放大器的Ag/AgCl微電極，可進(jìn)行多通道電流記錄。相關(guān)可行性驗(yàn)證結(jié)果表明，這種納米孔傳感平臺(tái)可以將血管緊張素II等各類生物標(biāo)志物的檢測(cè)限大幅降低到42 pg。

圖2 納米孔道陣列電化學(xué)測(cè)量微芯片的表征

總體而言，這種納米孔傳感平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了亞微升級(jí)樣品的單分子靈敏檢測(cè)，具有信噪比高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。相比現(xiàn)有檢測(cè)池體所需的毫升級(jí)樣品量，該系統(tǒng)將樣品用量降低了2000多倍，能夠進(jìn)行皮克級(jí)寡核苷酸和多肽樣品的快速單分子分析，有望應(yīng)用于低豐度臨床生物標(biāo)志物的即時(shí)檢測(cè)。

論文鏈接： https://doi.org/10.1039/D3SC06795E