高度敏感的离心微流体荧光侧向层析技术用于白细胞介素-6（IL-6）检测

摘要：在临床与床旁诊断中，检测灵敏度和时间效率的平衡一直是技术开发的核心挑战。本研究通过创新性整合离心微流控技术与侧流层析（LFA），开发了一种高灵敏度的荧光标记白细胞介素-6（IL-6）检测系统。该技术通过离心力精确控制样本流速，实现了双重检测模式（1）快速模式（30秒），且灵敏度78.3 pg/mL（线性范围100–2000 pg/mL），满足危急病例即时诊断；（2）高灵敏模式（13分钟），且灵敏度1.2 pg/mL（线性范围2–800 pg/mL），覆盖健康基线及早期炎症标志。动态范围拓展至2–2000 pg/mL，样本量仅需35 μL血清，突破传统LFA灵敏度限制。该技术为新生儿败血症等急症早期诊断提供高效工具，并为微流控自动化系统奠定基础。

方法

（1）微流控芯片设计

采用激光切割与热成型技术构建离心微流控芯片，集成硝化纤维素膜（CN140）。

关键结构：样本入口、收集腔、阻流通道及废液腔，确保离心力驱动单向流动，避免旁路渗漏。

（2）抗体功能化

捕获抗体：生物素化单抗（10C3）通过链霉亲和素固定于检测线，加速结合；

检测抗体：单抗（8A11）与红色荧光微球（580/605 nm）共价偶联，增强信号。

（3）检测流程

样本预混：血清与抗体复合物预先混合，缩短反应时间；

离心驱动：

高速阶段（21 Hz, 30秒）：实现快速初步检测；

低速阶段（11.5 Hz, 13分钟）：延长孵育时间，提升灵敏度；

信号读取：共聚焦荧光检测器自动扫描，Python脚本分析信号强度，计算检测限（LoD）及动态范围。

图1基于荧光微球（Det Ab-conjugate）与生物素-链霉亲和素系统（Cap Ab-生物素/多链霉亲和素）的检测线设计

结果

（1）双重检测性能

动态范围覆盖2–2000 pg/mL，避免高浓度样本的“钩状效应”。

（2）技术优势

vs 传统LFA：灵敏度提升65倍（较金纳米粒子LFA），样本量减少至35 μL；

vs 垂直流技术：操作仅需3步，无需复杂预处理；

vs 实验室方法：灵敏度媲美化发光法，检测时间缩短至分钟级。

（3）稳定性验证

57个芯片均无旁路渗漏，检测线信号均一（CV <9.5%）；

荧光标记与离心控制协同提升信噪比。

结论

本研究通过三大创新解决传统LFA灵敏度与速度的矛盾：

（1）动态流速调控：离心力分阶段控制流速，兼顾快速预警与高精度检测；

（2）信号增强策略：荧光微球标记结合生物素-链霉亲和素系统，突破灵敏度瓶颈；

（3）临床适配性：低样本量、自动化流程，适用于新生儿及重症监护场景。该技术为IL-6检测提供新方案，并为多标志物床旁检测开辟路径。

展望

（1）全自动化：集成血浆分离、稀释等步骤，实现“样本进-结果出”；

（2）多标志物联检：同步监测CRP、PCT等炎症指标；

（3）设备便携化：微型离心机结合智能手机荧光读取，推动基层应用；

（4）临床验证：开展多中心试验（如新生儿败血症、脓毒症）。

离心微流控-LFA技术标志着床旁诊断迈入“高敏+极速”新纪元，为精准医疗提供核心工具支撑。

参考文献：

Kainz DM, Breiner BJ, Klebes A, Borst N, Zengerle R, von Stetten F, Hutzenlaub T, Paust N, Früh SM. Centrifugal Microfluidic Lateral Flow Assay Enables High Sensitivity Interleukin-6 Detection and Ultrafast Readout of Elevated Analyte Levels. Anal Chem. 2025 Apr 29;97(16):8984-8991. doi: 10.1021/acs.analchem.5c00413. Epub 2025 Apr 15. PMID: 40231662; PMCID: PMC12044588.