综述：基于悬浮微阵列的荧光信号放大多重生物传感技术最新进展

这篇综述系统阐述了荧光信号放大(FSA)技术与悬浮微阵列的整合创新，重点介绍了滚环扩增(RCA)、杂交链式反应(HCR)、酪胺信号放大(TSA)等策略如何突破传统微阵列在核酸检测(<100 fM)和蛋白质检测(pg/mL级)的灵敏度瓶颈，为液体活检和早期诊断提供了PCR-free的多元检测新范式。

　　

悬浮微阵列技术的基础架构

作为多元生物传感平台的核心，悬浮微阵列通过荧光编码或图形编码的微球实现多重检测，其溶液态反应动力学使检测灵敏度显著优于平面微阵列。典型应用涵盖核酸(DNA/RNA)和蛋白质(抗体-抗原)检测，但在痕量生物标志物(如attomolar级miRNA或早期癌症标志物)检测时仍面临信号强度不足的挑战。

荧光信号放大的创新策略

滚环扩增技术(RCA)

通过环形DNA模板的等温扩增，在目标核酸周围产生重复序列，实现荧光标记的指数级增长。该技术已成功将miRNA检测限推进至10^-18 M水平，但存在引物设计复杂和非特异性扩增风险。

杂交链式反应(HCR)

无酶催化的DNA自组装技术通过触发发卡结构展开，形成超长双链DNA作为多荧光标记载体。其模块化设计特别适合多重检测，但反应动力学较慢(需2-4小时)。

酪胺信号放大(TSA)

利用辣根过氧化物酶(HRP)催化酪胺底物产生自由基，实现微球表面荧光团的高密度沉积。在蛋白质检测中可达fg/mL级灵敏度，但信号背景比控制仍是技术难点。

前沿应用场景

在无创诊断领域，FSA增强的悬浮微阵列已实现唾液外泌体PD-L1蛋白检测(肺癌筛查)和尿液cfDNA突变分析(泌尿肿瘤监测)。机器学习辅助的信号解卷积算法进一步提升了50重以上标志物同步检测的准确性。

技术挑战与未来方向

当前体系面临微球编码容量(目前最高500重)与信号放大效率的平衡问题。新兴的等离子体纳米颗粒标记和微流控集成技术有望将检测灵敏度再提升1-2个数量级，而冻干微球试剂开发将推动家庭化即时检测(POCT)设备的落地。