基于纸基ELISA的简易气动阀离心微流控平台实现高通量SARS-CoV-2比色检测

【编辑推荐】本研究创新性地开发了集成气动阀的离心微流控芯片，通过压力差与离心力协同作用实现30样本并行检测，将传统6小时的ELISA流程压缩至20分钟。纸基基质（p-ELISA）提供超大抗体固定表面积，结合智能手机HSB值分析，灵敏度达10 ng/mL，为POCT诊断提供高效解决方案。

　　

Highlight
本研究开发的新型气动阀离心微流控芯片，通过巧妙平衡气动分配结构与离心力，仅需单次旋转即可将ELISA试剂精准分配至30个反应腔室。该系统采用革命性的两步流体操作方案：低速旋转时完成试剂分配，高速旋转实现排放，全程无需复杂流向控制即可完成夹心ELISA（sandwich ELISA）所有步骤。

材料与方法
采用3 mm厚PMMA板材和压力敏感粘合膜（PSA）构建芯片，玻璃纤维滤纸（Whatman GF/F）作为反应基质。通过3D打印成像盒集成暖白光LED，配合定制智能手机应用分析HSB色彩空间值，实现病毒颗粒的定性可视化判断与定量检测。

设计创新
直径140 mm的芯片包含30个反应单元，顶层设计有螺旋通道和气压平衡腔，底层集成反应室与废液池。独创的"气压锁"结构（pneumatic aliquoting structure）通过离心力与气压差协同作用，在500 rpm低速旋转时完成30腔室同步试剂分配，2000 rpm高速旋转触发流体排放。

性能验证
平台检测限达10 ng/mL，较传统ELISA提速18倍。纸基载体提供较聚苯乙烯微孔板高7.3倍的抗体固定面积，抗原-抗体结合动力学提升2.1倍。智能手机图像分析结果与专业酶标仪数据高度吻合（R²>0.98）。

Conclusion
该技术突破传统ELISA在通量、耗时和设备依赖方面的局限，通过气动阀微流控设计与纸基信号放大策略，为现场快速诊断提供全新解决方案。未来可通过优化抗体组合进一步提升对SARS-CoV-2变异株的检测灵敏度。