皮升点样技术如何改变科学研究和创新

 

在现代研究中，精确性是至关重要的。随着科学家们不断突破创新的界限，皮升点样技术已经成为一种重要的工具，可实现超微型化检测，减少试剂浪费并提高实验精度。无论是在生物技术、诊断学还是材料科学领域，这项技术都能在保持质量的同时提高速度，在不降低研究产出的前提下节省成本。从高密度生物芯片到生物传感器，微点样技术正在改进工作流程，使研究人员能够取得突破性的发现。本文探讨了三种关键的精密微量喷点应用，强调了皮升级自动点样在推动下一代科学突破方面的关键作用。

为什么皮升级精度在现代研究中很重要

现代研究与开发不断利用技术进步来优化资源配置和简化研究目标。这种进步最显著的例子之一就是检测微型化，它使研究人员能够获得更快、更可靠的结果，同时减少试剂消耗并最大限度地缩短手工操作。这一领域的进展部分归功于皮升级精度点样技术的发展。

对越来越小容量的试剂进行精确点样，推动了生物技术、诊断学和材料科学应用领域的进步。皮升点样技术在几个关键方面简化并增强了高灵敏度分子技术，其中包括

- 精确性--现代皮升分液器能够精确地重复分配低至10 pL的体积。液滴的大小及其微小，大致相当于三个红细胞首尾相连的长度。

- 密度--微小液滴的点样能力可实现高密度样品阵列，最大限度地提高数据输出，同时节省试剂。

- 非接触式 - 非接触式点样消除了交叉污染的风险，并确保精确输送。

- 自动化 - 自动化流程可实现高通量处理并减少人为错误的可能性，从而提高工作流程的效率。

 

- 微型化 - 精确分装可最大限度地减少试剂浪费，并最大限度地提高稀有或昂贵样本的可用性。

突破性应用 1#生物传感器

许多诊断工作流程都依赖于对复杂生物样本（如人类衍生物和环境样本）中对分子的精确而灵敏的检测。生物传感器在这一领域的重要性与日俱增，它为实时检测生物标记物和病原体提供了快速、可靠和经济高效的解决方案，使其成为现代诊断及其他领域的重要工具。环境生物传感器在监测污染物、检测有害物质和评估生态系统健康方面发挥着至关重要的作用，将生物传感器的影响扩展到临床应用之外。

 生物传感器的应用

在最近的一项研究中，研究人员利用CRISPR技术通过Cas12a/gRNA介导的裂解标记有亚甲蓝的DNA探针，在患者样本中检测病原体。这种系统理论上可以检测任何核酸序列，为开发强大且灵活的诊断测试提供了令人兴奋的可能性。

微量点样在生物传感器的制造中起着至关重要的作用，确保试剂的精确放置。通过在使用极少量患者或环境样本的情况下实现准确的分子检测，皮升分配器提高了生物传感器的性能和可靠性。以下是皮升分配在推进生物传感器技术中的重要性：

• 提高检测能力——皮升点样能够在超小体积中精确放置生物分子，提高生物传感器的灵敏度，即使在极少稀释的生物或环境样本中也能检测到微量目标分析物。

• 检测的稳健性——确保试剂的沉积一致且可重复，减少生物传感器之间的变异性，提高检测的可靠性，这对于临床诊断和环境监测至关重要[8]。

• 自动化生产——实现高通量和可扩展的生物传感器制造，最大限度地减少人为错误，提高效率，从而更容易生产出可靠的诊断工具，并广泛应用。

SCIENION的sciDROP PICO微量点样技术具有高度通用性，兼容多种液体类型，能够分配从10皮升到100微升的任何液体体积，使其在广泛的生物医学应用中处理各种样本类型方面理想。

突破应用 #2：微阵列和高密度生物芯片

微阵列和高密度生物芯片是通过在微型化、高通量平台上检测分子相互作用，生成大量基因、蛋白质组或生化信息的实验室工具。微阵列是通过将数十到数千个试剂点以纳升或皮升体积精确分配成特定图案来制成的。微阵列广泛用于基因组和转录组分析，但也可用于蛋白质组探索。例如，使用来自SCIENION的sciFLEXARRAYER S3，研究人员创建了一个多重阵列来评估个体对SARS-CoV-2感染的反应。这种高通量、微型化的平台通过分析患者血清与玻璃载玻片上25 平方毫米面积上的 28 种不同肽表位和 7 种蛋白质的结合，实现了分子相互作用的检测（图 1）。

图1. 研究人员使用 sciFLEXARRAYER S3 创建蛋白质阵列，以测试患者对 SARS-CoV-2 感染的反应。改编自：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsptsci.4c00727

 

这些工具依赖于高度灵敏的液体处理技术，如果在阵列制造过程中液体分配不精确和一致，其准确性可能会受到影响 。皮升分配促进了分子阵列生产工作流程的小型化和自动化，使制造速度更快、更可靠，并且比手动方法有更高的准确性。

 

通过添加多个点，每个点都专用于检测不同的生物分子（例如图1中的表位），皮升点样可以在单个实验中同时分析多个生物标志物、蛋白质或基因，从而提高通量和效率，同时减少试剂的使用以及待分析样本的体积。

突破性应用 #3：药物筛选

在生物和化学研究中的药物筛选应用因人工配药错误和高昂的试剂成本而具有挑战性。大规模筛选可能会非常昂贵，而基于细胞的检测则增加了变异性和时间约束，因为细胞对暴露时间的反应不同。

微量分配通过在微小规模上实现高度准确、可重复的实验来解决这些挑战。其它们的精确性最大限度地减少了浪费，降低了成本，并确保了结果的可靠性，使其在高效和可扩展的筛选应用中非常宝贵。

• 可重复性 – 自动皮升配液可确保一致且无误的液体处理，提高了药物筛选中的数据可重复性 。

• 成本节约 – 超小体积减少了试剂成本和浪费，使大规模药物筛选更加经济有效。

• 多功能性 – 皮升级点样可应用于各种研究领域，包括化学反应监测、药物剂量反应研究、生物标志物发现和微阵列打印。

• 效率 – 自动高通量分配加快了筛选，促进了快速药物发现和大规模检测。

 

SCIENION sciDROP PICO 精密点样技术通过声学技术实现了活细胞的精确点样，防止剪切应力，并为基于细胞的筛选提供可靠性，同时实现零死体积。

图2. sciDROP PICO技术实现了从纳升到10皮升范围内各种粘度液体（包括有机溶剂）的精确点样。这为研究人员提供了在任何规模上处理复杂工作流程的灵活性。sciFLEXARRAYER微量点样最多可以配备8个点样针，大大提高了皮升点样的产量。

微升点样技术如何塑造科研的未来

微点样技术通过提供精确、最小化试剂浪费和提高可重复性来革新研究。在从微阵列到生物传感器和药物筛选等多个精密微点样应用领域，这些先进技术在不影响数据质量的前提下实现了更高效的工作流程。纳升移液在这一领域也很重要，它与皮升分液相结合，支持广泛的应用。随着自动化和精密液体分装在现代研究中变得越来越重要，采用 SCIENION 技术等尖端微量分装解决方案将确保获得卓越的结果和面向未来的工作流程。

 

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