数码液相芯片技术的原理和应用

液相芯片概念

液相芯片，也称为微球体悬浮芯片（suspension array，liquid chip），是基于微球编码技术的新型生物芯片技术平台，它是在不同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，通过两束不同的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，一个反应孔内可以完成多达100多种不同的生物学反应。

目前的微球编码技术主要有荧光编码及Applied BioCode最新一代的ZL数字化数码编码技术（Barcoded Magnetic Beads，BMB），而后者由于不受荧光物质影响，是完全数字化的生物数码编码技术，具有更精准的识别能力并且能做到一次检测4096个数码粒子指标，是对液相芯片技术一个革命性的进步。

原理

检测时先后加入样品和报告分子与标记粒子反应，样品中的目的分子（待检测的抗原或抗体、生物素标记的靶核酸片段、酶等）能够与探针和报告分子特异性结合，使交联探针的粒子携带上报告分子藻红蛋白，随后利用仪器（如BioCode 2500）对数码粒子进行检测和结果分析。BioCode 2500采用CCD快速成像的方式来进行检测，使用白色LED光源识别数码芯片的数字化编码，使用红色LED光源分别对单个粒子上的报告分子上的报告荧光进行检测。白色LED光源可将粒子分类，从而鉴定各个不同的反应类型（即定性）；绿色LED光源可确定粒子上结合的报告荧光分子的数量，从而确定粒子上结合的目的分子的数量（即定量），并将两组CCD快速成像进行叠加，通过软件进行快速的定性定量分析。因此，通过白色及绿色LED双光源的同时检测，完成对反应的实时、定性和定量分析。

液相芯片的主要科研应用

液相芯片是继平面芯片之后的一种新型芯片技术，是一种非常灵活的多重分析平台，在核酸、蛋白质等生物大分子的大规模多重分析中具有巨大的应用潜力，可用于免疫分析、核酸研究、酶学分析、受体配体识别分析等众多领域的研究，蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质核酸相互作用分析等都可以在同一个平台上实现。鉴于液相芯片技术在高通量定性和定量检测上令人瞩目的优势，目前它在基因组学研究、蛋白质组学研究、药物开发、基础研究和临床诊断等方面的应用十分广泛，近几年来以此为平台的产品开发和应用十分活跃，研究者既可以根据研究需要自行制备探针交联微球，建立反应体系，也可使用种类繁多的商品化试剂盒进行分析。大体说来，液相芯片技术的应用包括两大部分：液相蛋白芯片和液相基因芯片，前者主要是基于抗原抗体反应，而后者实质为核酸杂交。

Applied BioCode数码磁珠技术简介

Applied BioCode采用独特的ZL数码粒子技术（Barcoded Magnetic Beads，BMB）及无液路的CCD检测技术来实现对可多达4096个指标的多重检测。

1952年10月7日，第一个数字条形码ZL被授予发明者约瑟夫•伍德兰和伯纳德•西尔弗。几十年后，第一台读取数字条形码的扫描仪于1974年安装在俄亥俄州特洛伊市马什超市。条形码很快成为行业标准，并成为数百万种产品识别信息的最广泛使用的方法。

1995年，条码标签被提出用于生物分子识别[WO 96/24061, EP0757830, US 5770455]。所述条码衬底包括微芯片、硅、二氧化硅或金属；然而，这些材料缺乏生物相容性，无法成为商业上可行的产品。Applied Biocode公司成立于2008年，并开发出了生物相容性的数码粒子，它不仅具有良好的物理性能（密度、硬度、温度、压力、寿命稳定性）和化学性能（pH稳定性、表面化学、生物功能），而且具有良好的生物相容性（核酸、蛋白质、缓冲液、长期稳定性），公司的研究团队率先开发了显微镜级仿生条码技术，设计了一个完整的蛋白质和核酸分子条码和检测系统。Applied Biocode公司专注于数码粒子（BMB）技术的生物医学应用，为研究和临床实验室带来了革命性的新工具。

该数码粒子经特殊表面处理，可将任何DNA、RNA等核苷酸探针或是抗原、 抗体等蛋白质探针做连接，稳定性达一年以上。粒子为高分子材料夹层和顺磁性内层材料，实验操作方便，芯片可以快速与生物探针反应，粒子具有水平沉降易于判读的特性，且黑白相间的条形码判读准确率近100%。