将纳升至皮升级的生物样品精准喷点到微孔板内,制备高通量、多指标并行检测的技术。
基本定义和优势
微孔板点样技术(Microplate Spotting Technology),通过自动化点样平台,将皮升(pL)- 纳升(nL)级的生物/化学样品(核酸、蛋白、抗体、化合物、细胞等),按预设阵列与位点,高通量、高精度、喷点至 96/384/1536孔等标准微孔板的孔底特定区域,制备单孔多点、多指标并行的微孔板微阵列芯片,实现微量样品的高通量筛选、并行检测与微反应构建。
该技术保留了传统微孔板的标准化、易适配读板仪/自动化系统的优势,又实现生物芯片级微型化、高密度化、多指标化。
微孔板点样的技术优势
1. 超微量样品分配:传统加样为微升级,而点样技术可实现皮升~纳升级精准分液,大幅节省珍贵生物样品与昂贵试剂。
2. 高通量与并行化需求:可在单块微孔板上完成数千至数万次微反应,一次实验获得海量数据,显著提升实验效率。
3. 单孔多指标检测:在单个微孔内多种探针阵列,使一孔同时检测多个因子成为可能,解决样本量有限时多指标检测的难题。
4. 避免交叉污染,提高数据可靠性:非接触式点样无针头与孔底接触,从原理上杜绝交叉污染,保证实验重复性与准确性。
5. 适配自动化与标准化体系:完全兼容 96/384/1536孔板标准格式,可对接酶标仪、高内涵成像、自动化工作站,实现全流程高通量自动化。
6. 适应前沿科学研究需求:为数字 PCR、单细胞测序、高通量药物筛选、多重免疫检测等高精尖技术提供必需的支撑。
常用于体外诊断即IVD(In Vitro Diagnosis)。根据检测原理和检测方法的不同,IVD可分为生化诊断、免疫诊断、分子诊断、微生物诊断、血液诊断、POCT(即时诊断)等。其中生化诊断和免疫诊断是基于小分子之间的相互作用即基因水平进行检测,具有高灵敏度和高特异性特点。例如:新西兰生物诊断公司Pictor使用德国M2-Automation的微阵列生物芯片点样仪,制备血清学多重抗体检测试剂盒、牛支原体感染检测试剂盒等。
上:SARS-CoV-2血清学多重抗体检测试剂盒
下:牛支原体感染检测试剂盒
标准流程主要包括以下几个步骤:
01 前期准备
样品制备:核酸/蛋白/化合物等样品纯化、稀释、分装至源板(96/384孔)
板底处理:目标微孔板(96/384孔)进行活化/包被/封闭(如氨基化、BSA封闭)
参数设置:点样仪设定体积(pL-nL)、间距、阵列、速度、清洗程序
02 样品点样
吸样:点样针 / 喷头从源板吸取微量样品
移动定位:机械臂移动至目标微孔上方
非接触式:压电 / 压力脉冲喷射液滴至孔底(无接触)
自动清洗:点样头深度清洗(防交叉污染)
重复:按阵列完成全板 / 多孔点样
03 后处理
干燥固定:室温 / 真空干燥、紫外 / 热固定
封闭:封闭未结合位点(降低非特异吸附)
质控:显微镜 / 成像检查斑点均匀度、直径、定位精度
保存:干燥密封、低温避光保存待用
4、检测
加入样本→孵育→洗涤→信号读取,如法国Innopsys公司的荧光微阵列生物芯片扫描分析仪,可对荧光信号进行定量分析。
微孔板点样技术的应用
01 生物芯片制备
在微孔板内喷点核酸、蛋白、抗体、多糖、化合物、细胞微阵列,制备微孔板生物芯片,实现高通量、高密度点样,可实现多指标并行检测。
02 临床免疫诊断
用于制备多因子检测微孔板,可同时检测多种细胞因子、肿瘤标志物、自身抗体等,推动快速筛查、POCT 等新技术发展,提高诊断效率与灵敏度。
03 高通量药物筛选
将化合物库精准分配至384/1536 孔板,用于酶活性筛选、细胞水平筛选、药物靶点验证,大幅缩短新药研发周期。
04 食品与环境检测
制备高通量筛查芯片,用于致病菌、毒素、农药残留、重金属等快速检测。支撑多因子联检、快速筛查、POCT 等新技术发展
德国M2高精度微阵列生物芯片点样仪介绍
适用于生物传感器、电子芯片、微流控芯片、微孔板芯片、细胞芯片、POCT检测芯片及各种酶制剂检测芯片的科研和中等通量生产
精准性好:最小液滴体积30pL、点样CV≤2%
位移精度高:机械臂精度1µm
灵活性好:4类喷点模块可由操作者自行选择和轻松更换,非接触式压电点样头(pL 皮升点样)、电磁阀点样头(nL 纳升点样)、M2专利点样头(10 nL-μL点样),和接触式针式点样头
耗材成本低:专利M2MD喷点模块,拥有nL级非接触式点样领域唯一可使用塑料枪头替换的技术
稳定性高:在线负压除气和过滤装置,避免系统液管路微小残留气泡对点样的影响
配置灵活:可选配温、湿度控制和空气净化模块
软件易用:InDOT软件无需编程,鼠标拖拉功能图标即可实现芯片点样的程序设计
应用方向如下:
基因芯片:分子互作验证、疾病功能基因检测或筛选等
蛋白质芯片:功能蛋白质筛选、抗原表位筛选、生物靶点筛选等
多糖芯片:进行糖功能学、糖蛋白、植物凝集素等研究等
小分子化合物芯片:药物筛选、疾病研究、疾病标志物筛选等
细胞芯片:细胞代谢机制研究、细胞信号通路研究、细胞膜受体研究等
微孔板微阵列芯片:多重因子检测、微型ELISA等
微阵列SRPi镀金芯片:分子互作研究等
微流控芯片:药物研发、体外诊断、生物半导体研发等
生物传感器芯片/电化学芯片:CGM连续性血糖监测、血脂监测等
临床快检POCT芯片:抗原抗体检测、过敏原检测、病原微生物检测等
微针、微柱点样:透皮给药、缓释给药等
液体灌注、填充、清洗、移液、分液工作站等