依靠体液中生物标记物的即时诊断技术已引起人们的兴趣，可用于个性化医学以及作为可增加获得医疗保健机会的技术。大多数此类诊断涉及通过静脉穿刺对血液进行采样，这需要医疗保健专业人员，并且可能导致疼痛和不适。

间质液（ISF）是在血液流动过程中通过毛细血管交换形成的体细胞和组织周围的液体，并在细胞，血液和淋巴毛细血管之间运输营养物质和废物，这也是生物标志物的丰富来源。此外，由于ISF不会凝结，因此对于连续监视可能是有利的。自从1999年获得美国FDA的首次连续葡萄糖监测系统（Medtronic Minimed）以来，ISF主要用于通过皮下植入传感器对糖尿病患者进行葡萄糖水平监测。

但是，由于很难对ISF进行采样，因此开发基于ISF的设备进行其他生物标记物定量分析具有挑战性。而微针可以留在皮下传感器中，而不是留在皮下传感器中，或者以微创的方式直接捕获目标生物标志物。

成果简介

鉴于此， 华盛顿大学Srikanth Singamaneni等人在Nature Biomedical Engineering杂志上的报道现在表明，微针阵列可以在短时间内（最多20分钟）应用于皮肤，以采集ISF，微针可以选择性地在其表面捕获生物标志物，并且针免疫分析可以定量捕获捕获的生物标记物。

制备双层微针

提高800倍！

为了获得高灵敏度，Singamaneni等人使用了等离子荧光（plasmonic-fluor，一种超亮荧光纳米结构）来增强ISF中蛋白质生物标记物的检测限。

等离子荧光通过金纳米棒（含通用生物连接剂（生物素））和牛血清白蛋白（用作支架并防止纳米棒的非特异性结合和聚集）整合等离子体增强荧光。因此，纳米结构可以在各种基于荧光的生物分析方法中用作特定标记，以增强信噪比。作者表明，用捕获抗体功能化的微针和使用等离子荧光放大荧光信号作为常规荧光连接免疫吸附测定的最后一步，相对于常规方法，研究人员使用等离子荧光将各种间质液蛋白生物标记物的检测限提高了近800倍，并使用磁性背衬层在贴片上实施常规免疫分析程序，从而提高了测量的一致性。

图|微针上的p-FLISA可进行超灵敏检测

多种蛋白标记物的选择性检测

特别是，他们使用微针阵列来检测和定量检测检出限低于1 pg ml^–1的小鼠真皮ISF中的炎症生物标记物水平，通过检测免疫小鼠中ISF中的可卡因抗体来评估可卡因疫苗的免疫原性，并对颅盖骨膜进行了有效采样（颅骨骨膜是生物标志物检测的一个挑战性站点）及其定量基质细胞蛋白骨膜素的水平，这不能从血液或其他系统生物流体中准确推断。总体而言，作者的微针为检测和定量这些各种蛋白质生物标记物优化了选择性和灵敏度。

图|在免疫小鼠模型中可卡因特异性抗体的微创检测

图|用微针贴片检测骨膜中的骨膜素

小结：

总而言之，该课题组设计了一种基于双层微针贴片的等离子增强荧光免疫测定的微创、超灵敏和定量生物检测技术。通过使用一系列小鼠模型，证明了该技术能够实现简单，及时的目标生物标志物检测，包括纵向监测炎性免疫反应，以微创方式评估疫苗效力以及定量蛋白质含量的局部变化在组织微环境中。因此，该感测技术可以潜在地用于即时护理和资源有限的环境中，以更友好的患者方式促进快速疾病诊断和有效的治疗干预。

但是，作者也注意到，ISF中的各种蛋白质生物标志物水平尚未得到很好的表征和理解，这是该技术临床转化的重要瓶颈。在将该技术用于临床诊断之前，需要付出大量研究来了解ISF中的生物标志物水平，它们与血液的相关性。这里展示的技术是生物医学和临床研究人员填补这一知识空白并将技术推向临床应用的有效工具。

参考文献：

Wang, Z., Luan, J., Seth, A. et al. Microneedle patch for the ultrasensitive quantification of protein biomarkers in interstitial fluid. Nat Biomed Eng 5, 64–76 (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-020-00672-y