方寸“芯”动力！护理现场双流向检测，双读出快准稳

护理现场检测（POCT）因经济、易用、快速响应的特性，在疾病防控中极具潜力，尤其新冠疫情凸显了其对高效检测平台的迫切需求。横向流动检测（LFA）是主流POCT技术，但其依赖的硝酸纤维素（NC）膜存在无序多孔结构，导致免疫复合物分布不均、流动动力学不稳定、非特异性吸附增强，且易受钩状效应干扰，存在灵敏度不足、均一性差等局限。

现有改进策略多聚焦单一性能提升（如纳米材料信号放大、微流控集成），未能解决LFA固有缺陷；薄膜结构工程虽有尝试，但操作复杂、依赖微纳加工，难以规模化应用。垂直流动检测（VFA）采用有序AAO膜，可优化传质、提升灵敏度与均一性，且抗钩状效应，但需复杂离线步骤，操作繁琐。

自驱动层流微流控凭借毛细管力实现流体自发均匀流动，制造简便、成本低廉，适配资源有限场景，但现有系统检测灵敏度停滞于纳克级。SERS技术可实现信号量级放大，提升免疫检测灵敏度与multiplex潜力，但与层流微流控的集成尚未充分探索。因此，本研究旨在整合LFA与VFA优势，结合自驱动微流控与SERS技术，开发一款快速、高灵敏、易用的POCT芯片。

研究内容

图1. SeDM-LV芯片特性。

本节阐述了芯片工作机制，集成横向和纵向流动免疫分析实现"样本到答案"的一步式检测。样本加入后，毛细力驱动流体通过结合垫释放SERS纳米标签；蛇形微流道通过Dean涡流提升免疫复合物形成效率。流体进入AAO膜区域时，有序纳米通道产生垂直毛细力，将复合物定向捕获到抗体修饰的AAO表面。5分钟后可通过肉眼颜色变化进行定性分析，原位SERS光谱实现定量测量。

图2. 纳米材料的特性

采用低成本亲水性PET薄膜和双面胶带，通过"CAD-to-3D"模块化制造策略实现快速生产。计算流体动力学模拟显示蛇形通道混合效率达91.93%，显著优于直通道和弯曲通道。AAO膜通过"APTES-GA"方法修饰醛基，实现抗体共价固定，SEM和XPS证实修饰后纳米结构保留，荧光显微镜显示抗体分布均匀。

SERS纳米标签采用金核/银-金合金壳结构，通过分步合成策略。TEM和元素映射显示纳米颗粒尺寸从35nm增至80nm，UV-vis光谱表征合成过程。以4-MBA为拉曼报告分子，增强因子达1.58×10^9，30天稳定性测试RSD为3.45%。

图3. 优化实验参数

系统优化了检测条件，包括纳米标签合成、抗体固定和纳米标签浓度。4 mL AuI时SERS信号最强，1 mg/mL抗体浓度显著增强信号，80 μg/mL纳米标签浓度达到最佳检测灵敏度平衡。

图4. IL-6检测性能

芯片对IL-6梯度浓度测试显示，肉眼检测限达100 pg/mL，SERS检测限为0.95 pg/mL。在1 pg/mL至1 μg/mL范围内线性良好（R²=0.972），动态范围跨7个数量级。与传统LFA相比，具备抗钩状效应能力。

图5. SeDM-LV芯片的重复性和稳定性

八次平行实验RSD为6.39%，AAO表面空间均匀性RSD低于9.09%。室温储存6周后SERS强度仅下降8.96%，特异性测试显示仅IL-6产生强信号。

本文成功开发了便携、低成本的SeDM-LV芯片，通过AAO膜替代NC膜测试线并集成SERS技术，显著提升了检测灵敏度和均匀性。该芯片首次实现LFA和VFA的协同整合，在5分钟内完成检测，肉眼检测限为100 pg/mL，SERS检测限达0.95 pg/mL，动态范围跨7个数量级。加标血清回收率92.1%-109%，临床样本测试验证了其有效性。芯片兼具LFA的操作简便性和VFA的快速抗钩状效应能力，且制造工艺简单、成本低、可扩展性强。通过Au@Ag-Au纳米标签、AAO有序多孔结构和微流控设计的协同创新，芯片实现了高性能POCT检测。未来通过大规模生产和更大临床队列验证，有望成为基层医疗和现场诊断的创新工具，推动POCT技术发展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118247