2液相蛋白芯片技术
液相芯片技术
液相芯片技术
液相芯片技术是一种基于微流控技术的分析方法，通过将样品在微通道中与试剂发生反应，然后利用芯片内的检测模块进行检测和分析。液相芯片技术具有高效、快速、灵敏度高、成本低、易于集成等优点，广泛应用于生物医学领域的分析和诊断。
液相芯片技术的原理是将样品和试剂以微体积的液滴形式在微通道中混合，从而提高反应效率和速度。液滴的大小通常在纳升至皮升级别，与传统的微量反应相比，具有更高的表面积比和较短的扩散距离，从而实现更快的反应速度和更高的灵敏度。另外，液相芯片技术还可以实现多种反应的并行操作，提高分析的多样性和效率。
液相芯片技术广泛应用于生物医学领域的分析和诊断。例如，可以用于分析生物样品中的蛋白质、细胞和DNA等分子，进
一步研究其结构和功能。液相芯片技术还可以用于分析药物代谢、体内环境监测、食品安全检测等领域。此外，液相芯片技术还可以用于临床诊断，例如尿液中的蛋白质标志物检测、癌症早期诊断等。
液相芯片技术具有许多优点。首先，由于反应体积小，反应速度快，因此可以实现实时监测和快速分析。其次，液滴的尺寸小，导致了试剂的浪费低，成本相对较低。此外，液相芯片技术还具有易于操作、自动化程度高、操作误差小等特点，可以实现高通量和高灵敏度的分析。
液相芯片技术的发展还面临一些挑战。首先，液相芯片的制备
需要高精度的微加工工艺，成本较高。其次，微通道的尺寸小，容易受到颗粒杂质和蛋白质附着的影响，导致通道堵塞和反应失效。此外，液相芯片的复杂性和可扩展性有待进一步研究和改善。
总之，液相芯片技术是一种高效、快速、灵敏度高、成本低、易于集成的分析方法，广泛应用于生物医学领域的分析和诊断。随着技术的发展和改进，相信液相芯片技术将在生物医学领域中发挥更大的作用，为科学研究和医学诊断提供更多的可能性。
蛋白芯片技术 (2)
蛋白芯片技术
蛋白芯片技术是一种用于检测和分析蛋白质的高通量技术。它利用微阵列技术，将数千种具有不同功能的蛋白质固定
在芯片上，可以同时检测许多蛋白质的相互作用、结构和
功能。蛋白芯片技术在生物学研究、药物筛选、临床诊断
等领域具有广泛的应用。
蛋白芯片技术的工作过程包括以下几个步骤：
1. 蛋白质固定：将需要检测的蛋白质固定在芯片表面，可
以使用不同的方法如化学交联或直接吸附。
2. 样品制备：待检样品中的蛋白质被提取和标记，通常会
使用荧光或放射性同位素等标记物。
3. 样品加载：将标记的样品加载到芯片上，样品中的蛋白
质与芯片上固定的蛋白质发生相互作用。
4. 洗涤：洗涤芯片以去除未结合的蛋白质和其他杂质。
5. 成像和分析：使用激光扫描仪等设备对芯片进行成像，检测标记物的信号强度，并进行数据分析和解读。
蛋白芯片技术的优点包括高通量、高灵敏度、低样品消耗以及快速分析等，但也存在一些挑战，如蛋白质固定的选择、样品预处理的复杂性和数据解读的准确性等。随着技术的不断发展，蛋白芯片技术在生命科学和医学研究中的应用前景将变得越来越广阔。
液相蛋白芯片与酶免疫法检测4种肿瘤标志物的比较
生物芯片技术是随着人类基因组计划的顺利 进行而发展起来的一种全新的技术 $ 能够同时检测 成千上万个基因的表达或结构等信息 $ 在人类全基 因组测序完成后的功能基因组研究上发挥着巨大 的作用 # 作为功能基因组研究相关的重要内容之 一 $ 蛋白质组学的研究正在兴起 $ 需要有新的类似 于基因组测序的高通量手段来满足对蛋白质表达 % 结构 %功能等研究的需要 $因此蛋白芯片的技术成为 人们研究的一个热点 # 以荧光微球为载体基质的液 相蛋白 ! 微球 " 芯片技术 $ 结合了基因芯片研究的微 阵列和蛋白质研究的酶联免疫分析 !?@ABC" 技术 $ 在现阶段的蛋白质抗原抗体检测中具有巨大优势 # 液相蛋白芯片最大的优势在于可达到高通量
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所有测试血清标本均来自同济大学附属东方 医院临床送检样品 "77 份正常体检标本 " 其他分别 收 集 检 测 指 标 阳 性 的 血 清 标 本 &;<. 阳 性 C1 例 "
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有 13 份超过检测浓度的上限 !#" C<*=" 而芯片法 检测到其中 # 份超过 :"" C<*= ’见图 $(#
蛋白质芯片技术
蛋白质芯片技术
蛋白质芯片技术（Protein Microarray Technology）是一种高通
量蛋白质分析技术，它使用了类似于DNA芯片的方法，将大
量的蛋白质样品固定在玻璃板或硅片上，并通过检测分析蛋白质与其他分子的相互作用，实现对蛋白质功能和相互作用网络的研究。
蛋白质芯片技术的原理是将蛋白质样品以阵列的形式固定在芯片上，然后通过添加不同的检测试剂，可以对蛋白质样品进行鉴定和分析。常用的固定方法有基于化学反应或机械固定等。蛋白质芯片技术主要有两种类型，一种是功能蛋白芯片，另一种是相互作用蛋白芯片。
功能蛋白芯片是将蛋白质样品固定在芯片上，然后通过添加特定的底物和检测试剂，可以对蛋白质的功能进行分析。例如，可以通过测量底物与蛋白质的结合以及反应产物的生成来确定蛋白质的酶活性。这种芯片技术可以广泛应用于蛋白质酶活性、底物特异性和抑制物筛选等领域的研究。
相互作用蛋白芯片则是将蛋白质样品固定在芯片上，并与其他分子（如抗体、小分子化合物等）进行相互作用实验。例如，可以将抗体或其他相互作用分子固定在芯片上，然后通过检测蛋白质样品与抗体的结合来确定抗体的特异性和亲和力。这种芯片技术可以广泛应用于蛋白质-蛋白质、蛋白质-抗体、蛋白
质-药物相互作用等领域的研究。
蛋白质芯片技术具有以下几个优点：
首先，它可以同时分析大量的蛋白质样品，具有高通量性能。这对于研究复杂的蛋白质功能和相互作用网络非常有用。
其次，蛋白质芯片技术对样品的需求量较小，可以节省宝贵的蛋白质样品，并可以使用多种不同的检测试剂进行分析。
蛋白质组学和蛋白质芯片技术
蛋白质组学和蛋白质芯片技术蛋白质是生命体的重要组成部分，不仅能够支持细胞结构和功能，还能够作为信号分子和酶催化反应，调节生物反应。在分子
生物学领域中，研究蛋白质组学和蛋白质芯片技术能够帮助我们
更好地理解与生命体息息相关的蛋白质世界。
蛋白质组学是一种全面分析整个生物体内蛋白质种类、结构和
功能的研究方法，它包括质谱分析、二维电泳、液相色谱等技术。蛋白质组学的研究需要掌握很多蛋白质相关的基础知识，比如蛋
白质同工酶、蛋白质修饰、蛋白质信号序列等。而通过蛋白质组
学的分析，我们能够深入了解蛋白质在不同生物体内的表达和功
能差异，生物体适应环境和发展过程中的转化，以及与疾病相关
的蛋白质变化等。
相比于蛋白质组学，蛋白质芯片技术更加便捷高效，它基于微
流控芯片技术和固相合成技术，将各种具有生物活性的蛋白质或
类蛋白质固定在芯片表面上，以便进行分析测试。蛋白质芯片技
术常用的方法包括抗体芯片、递质芯片、酶芯片等，在生命科学
中被广泛应用于疾病诊断、药物研发、蛋白质相互作用研究、分
子诊断等领域。在药物研发过程中，蛋白质芯片技术能够帮助加
速新药研发进程，发现新的药物靶点或抗体治疗方法。
同时，蛋白质芯片技术还能够在食品安全中发挥重要的作用。食品安全作为众所周知的问题，包括食品中添加的化学污染物、添加剂、农药残留、病原微生物等问题，都可能导致我们的健康受到威胁。而蛋白质芯片技术的应用，则能够对食品安全进行监控和检测。通过分析检测到的蛋白质指标，能够快速分析出食品中存在的有害物质，进一步保障我们的健康安全。
总的来说，我们对蛋白质的研究还有很长的路要走，但相比于以前的研究，蛋白质组学和蛋白质芯片技术为我们提供了更加精准、快捷的解决方案。我们有理由相信，随着技术的不断发展，这些技术将为我们解密生命的奥秘做出更加重要的贡献。
液相芯片检测
液相芯片检测
液相芯片检测（liquid-phase chip detection）是一种高通量生物
分析技术，通过利用芯片上微米级的通道系统和表面功能化的分析区域，能够在极短的时间内完成多个生物分子的检测和分析。液相芯片检测技术在生物医学研究、药物筛选、食品安全监测等领域具有广泛的应用前景。
液相芯片检测技术的核心是芯片上微通道系统的设计和制备。微通道系统不仅具有高通量的特点，还能够实现物质的精确控制和分离，从而提高检测的准确性和灵敏度。此外，芯片的表面还可以进行功能化修饰，使其能够特异地与目标分子发生相互作用，实现对目标分子的选择性检测。
液相芯片检测技术主要包括样品处理、样品注入、分析区域的选择性识别和信号检测四个基本步骤。首先，样品需要经过一系列的前处理步骤，如提取、浓缩、纯化等，以消除样品中的干扰物质，并保持目标分子的完整性和活性。然后，样品被注入到芯片的微通道系统中，通过外部控制使样品在通道中流动。在流动过程中，如果芯片的表面经过功能化修饰，则目标分子能够与修饰后的表面发生特异的相互作用，从而被选择性地捕获或固定在芯片的分析区域上。最后，通过适当的信号检测手段，如荧光检测、质谱检测等，可以获得与目标分子浓度相关的信号，实现对目标分子的高灵敏度检测和定量分析。
液相芯片检测技术具有多种优点。首先，液相芯片可以实现高通量的检测，大大提高了检测效率和样品处理能力。其次，芯片上的微通道系统可以提供精确的流动控制和分离能力，使得
样品处理更为简便和高效。此外，液相芯片还可以实现多种检测手段的集成，实现多参数联合分析，提高了检测的精确性和可靠性。最后，液相芯片检测技术无需大量的标记物和试剂，减少了实验成本和对环境的污染，具有绿色环保的特点。
液相芯片技术
液相芯片应用
➢ 肿瘤标志物：多种标志物的联合检测 ➢ 细胞因子与自身免疫疾病 ➢ HPV分型：HPV DNA分型中具有广泛的应用 ➢ 核酸表达及突变的检测：基因表达检测的方法 ➢ HLA基因分型：鉴别HLA的等位基因 ➢ 微生物的检测：常见病原微生物的检测和定量
液相芯片应用
国外厂家 ➢ Luminex：Luminex100/200、 FLEXMAP 3DTM多功能式点阵仪
10-10—10-12mol 10-9—10-10mol 10-15 10-18 10-18 10-20
液相芯Fra Baidu bibliotek概况
2001年7月 2005年11月
液相芯片概况
➢ 液相芯片，又称流式荧光技术、液相悬浮技术、多功能悬浮点阵
➢ 以微球体代替细胞作为反应载体，这个相当开放的反应体系可进行蛋白、核酸 等等生物大分子的检测
数码磁珠
共价交联
免疫反应或杂交
激光分析
数码液相芯片原理
数码磁珠
共价交联
免疫反应或杂交
激光分析
液相芯片应用
优势：
➢ 高通量：对一份标本的多种不同目的分子进行定性定量分析 ➢ 灵活性好：核酸或蛋白质分析 ➢ 液相环境：液相环境更利于保持蛋白质的天然构象，更利于探针和被检测物的反应 ➢ 检测速度快：液相环境反应时间更短 ➢ 特异性强：2束激光分别分析杂交信号和微球荧光颜色 ➢ 基础技术成熟：微球共价结合蛋白和核酸的技术
luminex液相芯片技术原理
luminex液相芯片技术原理
Luminex液相芯片技术是一种用于做多色原理，蛋白质分析及重组药品检测等的分析化学技术。又称离心多色芯片技术，是液相平台技术的一种。
Luminex技术是基于荧光原理、紫外-可见放射非特定性抗体双重标记法，广泛应用于免疫、蛋白分析、重组药品质量检测、细胞相互关系等研究。
Luminex技术主要分为离心多色芯片及液相平台信号集成等两个方面。离心多色芯片是指用于检测单个表面染色体上标记细胞做多色研究的技术。其中，放射性荧光来源可以检测标记细胞的分布，并可以使用多个不同的放射性源来查看多个表型。
液相平台则是用一定体积的液体接收单个孢子上的多种抗原或特异性抗体的刺激。液相平台的信号集成则是把上述信号聚合在一起，追踪每个抗原或者特异性抗体的响应传导和激素变化中心进行分析，从而确定他们之间的相互作用。
Luminex技术主要优势是可以从极低的细胞表型水平上检测，从而更加深入地探索细胞内特定原材料和活性物质之间的介绍作用以及它们在分子细胞程序中所扮演的角色。Luminex技术在许多研究领域中表现出较好，比如利用它可以高度灵敏、特异性的分离定性的抗原和抗体信息；可以用于分析新的免疫和其他生物反应物质，甚至可以用于快速、高效的疾病屣病毒特异性诊断，以及对付生物武器等。
通过Luminex技术，可以同时进行大量低成本的分析，而且可以使培养细胞从一次性制剂转化为可循环利用的重复使用细胞，极大的提高了分析的效率。因此Luminex技术可以为细胞分析及更精确的活性物质结构解析提供一个有效的替代解决方案。
液相芯片原理
液相芯片原理
液相芯片是一种微流控芯片，它的原理是利用微型通道和微型阀门将液体样品精确地输送到芯片表面的化学反应区域进行反应。液相芯片的发展使得多种生化分析和检测可以在微小的空间和时间范围内完成。本文将详细介绍液相芯片的原理、制备和应用。
液相芯片的原理主要是基于微流控技术。微流控芯片通过微型通道和微型阀门控制微小的液滴或气泡流动，实现了对微小液滴的操纵。这种技术可以实现微型反应器的制造，从而在微小的空间内进行化学反应或生物反应。液相芯片中的微通道可以精确控制反应物的流速和反应时间，从而实现对反应的控制和优化。
液相芯片的制备主要包括两个步骤：芯片制造和表面修饰。芯片制造是通过微型加工技术，制造出微小的通道和阀门。表面修饰则是将需要检测的分子或化合物固定在芯片表面，以实现对分子的检测。芯片制造需要高精度的加工技术，而表面修饰则需要选择合适的化学方法和试剂，以实现对分子的特异性检测。
液相芯片的应用非常广泛。它可以用于生物分子的检测，如DNA、RNA、蛋白质等的检测。液相芯片还可以用于药物筛选和疾病诊断，如癌症、心血管疾病、糖尿病等。此外，液相芯片还可以用于环境监测和食品安全检测等领域。
总的来说，液相芯片是一种高精度的微流控技术，具有精准、快速、
高通量的检测特点。随着微加工技术、化学修饰技术和检测技术的不断发展，液相芯片在生物医学、环境监测和食品安全等领域的应用前景越来越广阔。
luminex液相芯片技术实验流程
Luminex液相芯片技术是一种高通量的生物分子检测平台，可以同时检测多种生物标志物。实验流程大致如下：
1. 样本准备：根据实验需求，准备好待检测的样本。样本可以是细胞培养上清液、血清、血浆等。
2. 微球准备：Luminex液相芯片使用的微球内部含有三种免疫荧光染料，通过不同的荧光比例来区分500种不同的微球。微球上会偶联针对不同待测物的抗体或基因探针。
3. 实验设计：根据需要检测的标志物，选择相应的微球和试剂。可以设计多重检测，一次实验可以检测多达100种不同的生物学反应。
4. 加样：将样本或PCR产物与微球混合，使所形成的复合物与标记荧光素发生反应。
5. 检测：将混合后的微球放入Luminex液相芯片检测系统。该系统包括激光系统、光学系统、液流系统、液流控制系统以及先进的数字处理系统和高通量XY平台。微球在流动鞘液的带动下快速单列通过检测通道，红色激光用于识别微球的荧光编码，绿色激光用于测定微球上结合的报告分子的荧光强度。
6. 数据分析：利用配套的分析软件对检测数据进行分析，得到定性和定量的结果。
7. 结果解读：根据实验设计和数据分析，解读检测结果。
需要注意的是，实验操作过程中应严格遵循实验室规范和操作指南，确保实验的准确性和可靠性。
蛋白组学研究新思路——蛋白芯片技术
蛋白组学研究新思路——蛋白芯片技术
蛋白芯片是一种用来检测蛋白分子之间相互作用的高通量检测系统。与传统的基因芯片相比，蛋白芯片是以蛋白质代替核酸作为检测对象，它直接在蛋白质水平上检测表达模式，在基因表达研究中有着更加直接的应用前景。
它的基本原理是将各种蛋白质有序地固定于载玻片等各种介质载体上成为检测芯片，然后，用标记了有特定发光物质的抗体与芯片作用，与芯片上的蛋白质相匹配的抗体将与其对应的蛋白质结合，抗体上的发光物质将指示对应的蛋白质及其表达数量。在将未与芯片上的蛋白质互补结合的抗体洗去之后利用检测仪测定芯片上各点的光强度，通过光强度分析蛋白质与蛋白之间相互作用的关系，由此达到测定各种基因表达功能的目的。由于生物细胞中蛋白质的多样性和功能的复杂性，开发和建立具有多功能样品处理能力、能够进行快速分析的高通量蛋白芯片技术将有利于简化和加快蛋白质功能研究的进展。
广义的蛋白芯片产品分为固相和液相两类，目前市场上液相蛋白芯片的产品主要有：BD公司的CBA平台，MEK、R&D和Affymetrix等公司的Luminex xMAP平台，这两个平台的相关信息在本期其他几篇文章中有详细介绍。固相蛋白芯片产品主要有：R&D的Proteome Profiler 抗体阵列和Mosaic™ ELISA试剂盒，CST的PathScan®抗体芯片。
一．R&D Proteome Profiler TM蛋白芯片
Proteome Profiler蛋白芯片作为一种快速、灵敏而又经济的工具，在不需要任何特殊仪器的情况下，能同时检测单个样品中多种蛋白的相对水平。试剂盒中点在硝酸纤维素膜上或96孔板上的所有捕获抗体均经过精心选择，具有高度特异性。R&D公司的蛋白芯片能广泛地应用于信号转导、血管再生、细胞凋亡、肿瘤、肥胖、以及干细胞、药物筛选等的研究。
液相芯片检测技术
液相芯片检测技术如下：
1.高通量：液相芯片检测技术可以对同一样本中的多种不同目的
分子同时进行实时、定性、定量分析。理论上，如果不存在交叉反应，检测的通量等于微球的种类数，目前最多可达到100种。
2.样本用量少：由于在同一个反应孔中可以同时完成100种不同
的生物学反应，所以大大节省了样本用量，少至1μl的样本即可检测，非常适合分析小体积稀有样品。
3.操作简单、快速：液相芯片检测技术基于液相反应动力学，因
此反应速度快，孵育时间比传统的固相检测短。
4.灵敏度高：微球表面积大，每个微球上可包被100 000个捕获
抗体，如此高密度的捕获抗体保证了能够最大程度地与样本中的抗原分子结合，提高检测灵敏度。
5.准确性高：微球上的报告分子荧光强度与结合的待测分子成正
比。由于液相芯片技术的检测范围大，因此不需要象ELISA检测中那样需将样本多倍稀释，从而减小了误差。
6.检测范围广：液相芯片检测技术可用于检测多种类型的生物分
子，包括蛋白质、多肽、抗体、抗原、DNA、RNA等。
蛋白质芯片技术的原理和应用
蛋白质芯片技术的原理和应用
1. 蛋白质芯片技术的原理
蛋白质芯片技术是一种高通量、高效率的生物分析技术，它通过在玻璃片或硅片上固定大量的蛋白质，实现对生物分子的快速检测和分析。蛋白质芯片技术的原理主要包括以下几个方面：
1.1 蛋白质的固定
蛋白质芯片技术首先需要将目标蛋白质固定在芯片表面。常用的固定方法包括化学交联、亲和吸附等。化学交联是利用化学交联剂将蛋白质固定在芯片表面，亲和吸附则是利用蛋白质与芯片表面之间的亲和力将蛋白质吸附在芯片上。
1.2 样品的处理
在蛋白质芯片技术中，需要将待测样品与固定在芯片上的蛋白质进行反应。样品可以是血清、细胞裂解液等生物样品，也可以是化合物溶液等。
1.3 蛋白质的检测
蛋白质芯片技术通过适当的检测方法，如荧光标记、化学标记等，来检测样品中与芯片上固定蛋白质的相互作用。常见的检测方法包括荧光染料法、质谱法等。
2. 蛋白质芯片技术的应用
蛋白质芯片技术具有许多重要的应用，以下列举了其中几个主要应用：
2.1 蛋白质相互作用的研究
蛋白质芯片技术可以用于研究蛋白质与其他生物分子之间的相互作用。通过固定不同的蛋白质在芯片上，可以快速地筛选出与其相互作用的分子。这对于研究蛋白质的功能及其调控机制非常重要。
2.2 药物筛选
蛋白质芯片技术在药物筛选领域起到了重要的作用。通过将小分子化合物与芯片上的蛋白质进行相互作用，可以快速筛选出具有药物活性的化合物。这极大地加速了新药开发的进程。
2.3 临床诊断
蛋白质芯片技术在临床诊断中也有广泛的应用。通过检测血清中的蛋白质芯片，可以快速、敏感地检测出多种疾病标志物，如肿瘤标志物、心脏病标志物等。这对于早期诊断和个体化治疗非常有价值。
液相芯片鉴定品种
液相芯片鉴定品种技术可以应用于多种领域，例如农业、动物育种、人类医疗等。在农业领域，液相芯片鉴定品种技术可以用于鉴定和筛选农作物和动物的优良品种。在动物育种方面，液相芯片鉴定技术可以用于鉴定动物的品种、血统、遗传疾病等。在人类医疗领域，液相芯片鉴定技术可以用于检测人类疾病、药物代谢、基因突变等。
液相芯片鉴定品种的原理是基于基因组学和蛋白质组学技术，通过分析生物体的基因组和蛋白质组信息，实现物种、品种的鉴定和分类。具体来说，液相芯片鉴定技术通过将生物样本中的基因或蛋白质进行分离、富集和检测，获取生物样本的基因组或蛋白质组信息，然后利用生物信息学和统计学方法对这些信息进行分析和处理，实现对生物样本的鉴定和分类。
相比传统的鉴定方法，液相芯片鉴定技术具有更高的灵敏度和特异性，可以检测出更低浓度的基因或蛋白质，同时还可以检测出更多的基因或蛋白质信息。此外，液相芯片鉴定技术还具有操作简便、快速、高通量等优点，可以同时对多个样本进行检测和分析，大大提高了鉴定效率。
总之，液相芯片鉴定品种技术是一种基于基因组学和蛋白质组学的生物技术，具有广泛的应用前景和重要的研究价值。
液相芯片检测技术
芯片制备
不可随意增减项目
高密度定性或半定量检测 优势在于基因测序、基因 高通量检测疾病Marker或 新功能分子发现 μg~ng级
可自由搭配组合
中低密度精确定量检测病 理学、药效学、药理学研 究，突变检测，病毒检测， 高通量临床诊断 10~100pg级
10
应用方向
检测限(小分子)
液相芯片的应用
液相基因芯片
1
目录
液相芯片技术简介 液相芯片技术的技术原理 液相芯片技术的优势 液相芯片技术的临床应用 液相芯片技术的不足与展望
2
液相芯片技术
微 球 体 悬 浮 芯 片 (suspensionarray, liquid chip) ， 是 基 于 xMAP (flexible Multi-AnalyteProfiling) 技术的新型生物芯片技 术平台，它是在不同荧光编码的微球上进行抗原-抗体、酶-底 物、配体-受体的结合反应及核酸杂交反应，通过红、绿两束 激光分别检测微球编码和报告荧光来达到定性和定量的目的。 迄今为止10年时间，全球已有数百套基于xMAP 技术的 检测平台用于免疫学、蛋白质、核酸检测、基因研究等领域， 该技术已成为一种新的蛋白质组学和基因组学研究工具，也 是最早通过美国食品与药品管理局( FDA)认证的可用于临床 诊断的生物芯片技术。
3
液相芯片技术的原理
液相芯片检测技术
检测限(小分子)
μg~ng级
10~100pg级
10
液相芯片的应用
液相基因芯片
将预先人工合成的寡核苷酸探针共价连接于微珠表面构成。液相 基因芯片除具有一般固相基因芯片的功能如核苷酸测序、单核苷酸多 态性分析、基因作图等,还具有精确的同时定性、定量分析特征。
液相蛋白芯片
液相蛋白芯片临床检测包括: ①抗原抗体定量定性检测；②细胞因子 检测。
迄今为止10年时间，全球已有数百套基于xMAP 技术的 检测平台用于免疫学、蛋白质、核酸检测、基因研究等领域， 该技术已成为一种新的蛋白质组学和基因组学研究工具，也 是最早通过美国食品与药品管理局( FDA)认证的可用于临床 诊断的生物芯片技术。
3
液相芯片技术的原理
荧光微球（xMAP技术）
微球耦联靶分子 酶底物-受体、抗原-抗体 高通量、灵活组合
1
目录
液相芯片技术简介 液相芯片技术的技术原理 液相芯片技术的优势 液相芯片技术的临床应用 液相芯片技术的不足与展望
2
液相芯片技术
微 球 体 悬 浮 芯 片 (suspensionarray, liquid chip) ， 是 基 于 xMAP (flexible Multi-AnalyteProfiling) 技术的新型生物芯片技 术平台，它是在不同荧光编码的微球上进行抗原-抗体、酶-底 物、配体-受体的结合反应及核酸杂交反应，通过红、绿两束 激光分别检测微球编码和报告荧光来达到定性和定量的目的。
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液相蛋白芯片技术
液相蛋白芯片技术由美国纳斯达克上市公司Luminex研制开发并于2 O世纪9O年代中期发展起来,就是在流式细胞技术、酶联免疫吸附试验(en zyme linked immunosorbent assay,ELISA)技术与传统芯片技术基础上开发的新一代生物芯片技术与新型蛋白质研究平台。液相蛋白芯片技术推动了功能基因组时代的蛋白质研究,相关的仪器、分析软件以及试剂盒研发备受瞩目并已形成一定的市场规模。现拟对该技术的基本原理、技术特点及其在免疫诊断与分析领域的研究与应用情况进行综合介绍。
一、液相蛋白芯片技术的基本原理
传统的蛋白芯片技术就是将蛋白质分子有序地固定在滤膜、滴定板与载玻片等固相载体上,用标记了特定荧光抗体的蛋白质等生物分子与芯片
作用,再利用荧光或激光扫描技术测定其荧光强度,通过荧光强度分析蛋白
质与蛋白质的相互作用,从而达到研究蛋白质功能或免疫诊断的目的。但固相载体难于维持蛋白质的天然构象,不利于蛋白质功能研究。
液相芯片技术在国际上被称之为xMAP(flexible MultilyteProfiling)
技术,其核心技术就是乳胶微球包被、荧光编码以及液相分子杂交。液相芯片体系以聚苯乙烯微球( beads ) 为基质,微球悬浮于液相体系,每种微球
可根据不同研究目的标定上特定抗体或受体探针,可对同一样品中多个不
同的分子同时进行检测。微球表面可进行一系列修饰以适合固定各种蛋白、
多肽或核酸等生物分子。xMAP技术可应用于蛋白或核酸的功能及其相互作用研究,分别称之为液相蛋白芯片技术与液相基因芯片技术。
液相蛋白芯片体系主要包括微球、蛋白探针分子、被检测物与报告分子四种成分。在液相系统中,为了区分不同的探针,每一种用于标记探针的微球都带有独特的色彩编码,其原理就是在微球中掺入不同比例的红色分类荧光及发色剂,可产生100种颜色差别的微球,可标记上100种探针分子,能同时对一个样品中多达100种不同目标分子进行检测。反应过程中,探针与报告分子都分别与目标分子特异性结合。结合反应结束后,使单个的微球通过检测通道,使用红、绿双色激光同时对微球上的红色分类荧光与报告分子上的绿色报告荧光进行检测,可确定所结合的检测物的种类与数量。
二、液相蛋白芯片技术的特点
液相蛋白芯片技术有机地整合了微球、激光检测技术、流体动力学、高速的数字信号处理系统与计算机运算功能,不仅检测速度极快,而且在免疫诊断以及蛋白质分子相互作用分析方面,其特异性与敏感性往往也超越常规技术。其技术特点可归纳如下。
1、反应快速,灵敏度高。反应环境为液相、微球上固定的探针与待检样品均在溶液中反应,其彼此间碰撞几率与速度相对于固相芯片或ElISA等反应模式,可增加10倍以上,因此可提高反应速度及灵敏度。抗原---抗体等蛋白
质分子相互作用的结果可在瞬间经激光判定后由电脑以数据信息的形式记录下来,敏感性显著超越酶联信号或常规杂交信号检测。
2、通量大,可同时检测多种目标物,所需成本较低,减少人力消耗,可对同一样品中多达100种分子同时进行分析。液相芯片系统采用96孔板为反应容器,在35～60min内,可对96个不同的样品进行检测,所需样品用量比常规方法少。
3、可进行多元化分析,灵活性好,可适用于各种蛋白质分析,应用广泛。通过对微球表面的修饰,可固定各种抗体或受体分子,从而满足不同检测与功能的研究需要。
4、采用接近生物系统内部环境的完全液相反应体系,稳定性好。液相环境更有利于保持蛋白质的天然构象,不仅有利于探针与被检测物的反应,也更能保证反应的特异性与稳定性。
5、操作简便,不需洗涤,耗时短。常规ELISA或固相芯片技术,每一步反应之后都需充分洗涤以去除非特异结合成分,耗时且易造成污染。而液相芯片技术可以避免这些过程与弊端。
三、液相蛋白芯片在免疫诊断与分析领域的应用
液相蛋白芯片系统适用于蛋白质组学研究,临床研究与药物研究中的各种蛋白质分析,已被应用于细胞因子与激酶的检测、抗原决定簇的筛选、
多种蛋白质过敏原检测、传染病快速诊断以及与各种抗原、抗体反应相关的检测当中。在免疫诊断与分析研究应用方面,全球已有上百篇公开发表的论文与研究报道,主要可归纳为以下几方面。
1、传染病的快速检测与疾病诊断:xMAP液相蛋白芯片免疫诊断方法又称为微球免疫方法(micro—sphereimmunoassay),国内外已建立多种微球免疫方法用于人与动物传染病快速检测以及人类疾病诊断研究。
Yan等建立微球免疫检测方法进行流感病毒检测与分型,并与EusA方法比较,结果表明微球免疫法对流感病毒粒子与重组血凝素抗原的检测敏感性均提高了10倍。Wong等建立微球免疫方法快速检测西尼罗病毒(WestNile virus),并能与登革热病毒感染、圣路易斯脑炎(St.Lousisencephalitis)病毒感染以及黄热病(flavivirus)免疫鉴别开。Biagini等应用液相蛋白芯片技术检测人群血样中抗炭疽IgG抗体,并与ELISA方法相比较,结果表明,前者更加敏感与快速,稳定性好,样品用量少,检测动力学范围广。Biagini等还建立液相蛋白芯片方法同时检测血清中23种血清型的肺炎球菌荚膜多糖抗体。Pick ering等将微球免疫方法应用于检测破伤风(tetanus)、白喉(diphtheria)以及B 型嗜血性流感杆菌(haemophilusinfluenzatypeB)疫苗免疫抗体,并与ELISA方法相比较。对81份样品,两种方法对三种疫苗抗体的检测符合率可达91%～96%,而微球免疫方法能减少人力与试剂消耗,并缩短检测时间。
在定量检测方面,国外也有报道。Dias等建立微球免疫方法,用于定量检测抗人乳头瘤病毒6、11、16与18型中与抗原的抗体,并根据检测结果确
定用于临床诊断判定的抗体阈值。Lal等建立微球免疫检测方法,用于同时定量检测抗9种血清型肺炎链球菌的IgG抗体,研究表明,微球免疫液相蛋白芯片方法可用于肺炎链球菌疫苗免疫效果的评估。
此外,国外还有报道建立液相蛋白芯片方法用于检测艾滋病病毒抗体、疱疹病毒抗体、麻疹与腮腺炎抗体、弓形虫抗体、呼吸道合胞病毒抗体、类风湿因子等以及一种人类医学紊乱症——乳糜泻(celiacdiseases)的诊断。
2、细胞因子检测与研究:应用液相蛋白芯片技术可对微量样品同时定量检测多种细胞因子。在人细胞因子的检测与研究方面,液相蛋白芯片技术的应用目前已有多篇报道。
Skogstrand等应用液相蛋白芯片技术同时检测新生儿干血点样品(dried blo od spot samples,DBSS)中25种细胞因子。新生儿炎症反应可能与脑瘫、自闭症与糖尿病等一些迟发的疾病有关,对新生儿进行炎症因子检测将有助于上述疾病的病原学研究。通常采用DBSS样品进行检测,由于样品量少,采用常规免疫学方法对一份样品难以检测多种因子。而液相芯片方法可解决这个问题。实验表明,液相芯片方法对标准品的检测回收率平均可达105,批内与批间检测偏差分别为6.2与16.0。采用液相芯片对储存20年以上的样品进行检测,仍能检测到大多数细胞因子。研究表明,液相蛋白芯片应用于检测DBSS样品中的细胞因子就是可靠的,在新生儿疾病筛查方面应用潜力大。