通过结合数字微流控技术和数字CRISPR技术，实现泽普托摩尔（zeptomolar）级别的单分子检测

《Journal of the American Chemical Society》：Unlocking Zeptomolar Single-Molecule Detection by Synergizing Digital Microfluidics and Digital CRISPR

精准诊断依赖高灵敏度和定量的多重免疫相关生物标志物检测，但现有方法在灵敏度、特异性和背景信号控制方面存在显著局限。本研究提出的DDA双数字免疫分析平台，通过数字微流控与CRISPR-Cas13a扩增技术协同，实现zeptomolar级别的检测下限，并构建全自动"样本进-答案出"工作流程。经系统优化，DDA对NT-proBNP、IL-6和TNF-α的检测限分别达1 aM、1.5 aM和2.5 aM，较商用高灵敏度检测试剂提升超100倍。该技术为复杂血清样本中低丰度免疫生物标志物的自动化多指标筛查提供新范式，在心血管疾病、癌症等重大疾病早期诊断中展现重要应用价值。

　　

准确的诊断依赖于对多种免疫相关生物标志物的高灵敏度和定量检测。然而，目前的检测方法在灵敏度、特异性和背景信号控制方面仍存在显著局限。在这里，我们介绍了DDA（双数字免疫测定）技术，这是一种完全自动化的通用免疫测定平台，它将数字微流控技术与基于数字簇状规律间隔短回文重复序列（CRISPR）的扩增技术相结合。这种“双数字”策略将检测极限提升到了zeptomolar（zm）级别，使得单分子分析的灵敏度达到了前所未有的水平。DDA平台基于数字微流控微孔阵列芯片构建，集成了基于磁珠的免疫捕获和RNA引导的CRISPR/Cas13a信号扩增技术。该系统实现了完全自动化的“样品输入、结果输出”工作流程。通过系统优化整个流程，DDA显著降低了背景噪声并提高了检测灵敏度，关键蛋白质生物标志物的检测限（LOD）可低至100 zm，这比领先的商用超高灵敏度检测方法提高了100多倍。凭借单分子分辨率和全自动操作，DDA为低丰度免疫生物标志物的精确定量提供了可靠的解决方案。作为概念验证，我们展示了其在复杂血清样本中准确量化关键心力衰竭相关生物标志物的能力，包括NT-proBNP（LOD：1 aM）、IL-6（LOD：1.5 aM）和TNF-α（LOD：2.5 aM）。该平台在自动化多生物标志物筛查和风险评估方面具有巨大潜力，展示了其在早期诊断心血管疾病、癌症、神经退行性疾病和传染病等重大疾病方面的强大应用前景。