M2 微阵列生物芯片点样仪助力新冠多抗原免疫谱精准检测

新冠病毒持续变异，掌握人群整体的免疫水平、区分由疫苗接种和病毒感染分别诱导的抗体类型，是疫情防控的核心需求。目前检测手段有诸多局限，传统血清检测操作流程复杂，不适合大规模筛查；快速试纸仅能定性，无法区分毒株类型；多重检测的数据解析复杂，难以区分不同背景的免疫人群。因此亟需一种高通量、可精准分型的多重检测方法，对新冠人群的免疫状态进行高效的系统评估。

作者单位：威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程系
期刊：Preprint
发表年份：2023年
检测对象：6种新冠病毒蛋白抗原（M_WT：原始株膜蛋白多肽、M_Om：奥密克戎突变膜蛋白多肽、RBD_WT：原始株刺突蛋白受体结合域、RBD_Om：奥密克戎刺突蛋白受体结合域、N_WT：原始株核衣壳蛋白、S_WT：原始株全长刺突蛋白）
验证样本：血清样本5种，包括Naive（未接触新冠人群）、V（仅接种、无感染）、C（既往康复、未接种）、CV（康复后完成疫苗接种）、盲样（未知免疫状态人群样本）
芯片点样仪：M2-Automation微阵列生物芯片点样仪
金纳米孔阵列（Au-NHA）生物传感器芯片，具备异常光透射（EOT）共振效应，对表面折射率变化高度敏感。通过 M2-Automation 公司的iTWO-300 非接触式微阵列生物芯片点样仪，将病毒蛋白以及对照样品点样在镀金芯片表面，制备成镀金SPR蛋白质芯片（抗原样品的单滴点样体积为 200pL，点直径 150μm，点间距 200μm，5 个重复）。芯片置于 12 ℃、相对湿度 55%的低温舱孵育 2 h，确保蛋白充分吸附在金基底表面，结束后，用 1% 牛血清白蛋白封闭 20min，再利用含 1% 吐温 20 的 PBS 振荡洗涤 5min，清除未结合的游离蛋白。采集封闭洗涤后芯片空白区域的图像作为检测背景基线。随后向检测腔加入 25μL 血清样本，室温孵育 30min后，PBS 振荡洗涤 5min，采集最终检测图像。流程图如下。
该无标记多重纳米生物传感器，同步检测新冠原始株以及奥密克戎毒株抗原，清晰区分未感染、仅疫苗接种、单纯康复、康复后接种四类人群；其中，N_WT(原始株核衣壳蛋白）抗体可作为区分疫苗接种与自然感染的特异性标志物。通过随机机器学习自动解析多维抗体数据，盲样检测抗体谱与标准样本高度一致，S、M 抗原是分类的最关键指标。该方法解决了传统检测操作繁琐、无法同步区分毒株、难自动判读等问题，仅需微量血液即可完成多抗原定量检测，为各类疫情防控及疫苗研发提供理论依据。

M2-Automation成立于2003年，总部位于德国柏林，是一家创新技术开发公司，专注于皮升/纳升级-超微量/微量、非接触式自动化移液和微阵列生物芯片点样技术。  
产品优势：
• 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，重复定位精度3µm
• 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，鼠标拖拽功能图标即可实现芯片点样的程序设计
 
应用方向：
• 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
• 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
• 微阵列SPRi镀金芯片：分子互作研究等
• 微孔板芯片：多重因子检测、微型ELISA等
• 微流控芯片、生物传感器芯片：药物研发、体外诊断、生物半导体研发等
• 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
• 生物传感器芯片/电化学芯片：CGM连续血糖监测、血脂监测等
• 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
 
环亚生物科技（APG BIO）作为德国M2-Automation公司中国区独家代理，为客户提供生物芯片点样、扫描以及高通量筛选的整体解决方案和服务。