通过组织液进行检测和诊断由于其简单、非侵入性的取样方式和丰富的生物标记物含量受到越来越广泛的关注。东南大学赵远锦教授课题组提出了用搭载光子晶体的编码微针进行组织液中生物标记物检测的设想，该研究成果论文发表于国际知名学术刊物《Advanced Materials》上（影响因子：25.809）。论文第一作者为2015级本科生张筱萱。
在生物标记物的多元特异性检测领域，光子晶体编码应用前景广阔。除了反射峰窄且稳定、编码量大、背景干扰小和抗光漂白等优点外，光子晶体编码的解码过程也十分简便，解码过程仅需光谱仪和荧光分析仪即可。将光子晶体编码技术和微针检测技术相结合，可以为组织液中生物标记物的检测提供全新的思路。
近日，东南大学生物医学工程学院赵远锦教授领导的研究小组提出了在微针针尖中搭载光子晶体微球，并将其用于组织液中生物标记物检测的方法（图1）。该光子晶体编码微针通过基于磁流体的模板复制法制备得到。一旦刺入皮肤，组织液会迅速扩散到微针中，其中的蛋白类生物标记物会被光子晶体微球捕获并不断富集。加入荧光二抗并形成免疫三明治结构后，通过光谱可区分生物标记物的种类，通过荧光强度可区分不同生物标记物的含量。
在合适的磁场存在条件下，磁流体会分裂并形成锥形阵列。通过复制磁流体阵列的结构，可以得到具有互补结构的阴模板；通过再次复制阴模板的结构，可以得到微针阵列。利用这种方法，通过在模板中排列光子晶体球后固化微针材料溶液，可以得到搭载单一不同颜色的光子晶体球、搭载多个光子晶体球的编码微针（图2，图3）。
由于同时结合了光子晶体编码和微针的优势，得到的光子晶体编码微针十分适合于组织液检测。为了证明这一点，研究团队以3种炎症因子（TNF-α,IL-1β和IL-6）作为被检测物，进行了体外和体内检测。体外检测说明了该微针具有特异、多元、高效检测的能力（图4）。在此基础上，研究人员进一步构建了脓毒症小鼠模型，用该编码微针检测了不同时间小鼠体内炎症因子相对含量的变化，并和免疫组化、ELISA结果进行了比较（图5）。检测结果的一致性说明了这种基于光子晶体编码微针的检测技术有重要的临床意义和实际应用前景。
该研究的最大意义在于，将光子晶体编码技术和基于微针的组织液检测技术相结合，首次实现了对组织液生物标记物的多元、特异性检测。和现有的组织液检测相比，这种方法具有操作简便、步骤简单、技术要求低、易于推广等优点，有望应用于临床检测、病情监视等生物医学诊断领域。
文献链接：Zhang, X. X.; Chen, G. P.; Bian, F. K.; Cai, L. J.; Zhao, Y. J.,Encoded microneedle arrays for skin interstitial fluid biomarkers detection. Advanced Materials 2019,DOI: 10.1002/adma.201902825
文章来源：高分子科技前沿
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