法国波尔多大学Cédric Ayela博士团队使用MicroFab Jetlab 4喷墨打印系统将分子印迹聚合物(MIPs)进行图案化(点直径65μm),制备了生物芯片。通过核心喷墨打印(自上而下的方法)和控制自由基聚合(CRP)相结合,用MIP薄膜(自下而上的方法)装饰核心的核壳结构。最终通过荧光分析结果显示,用喷墨技术制备的MIP生物芯片可以实现对恩诺沙星的定量、特异性和选择性检测。
介绍
在小的芯片尺寸的基材上集成多个实验室工艺是生物学和化学领域的热门研究之一,导致了各种芯片实验室(lab-on-a-chip)方案的开发。传统上,生物芯片是固定在一个小的玻璃或硅基基材上的生物分子阵列,用于药物筛选、环境分析和许多其他化学或生物应用。分子印迹聚合物(MIPs)是被使用的典型生物分子,化学、物理性质上更稳定,可以在微米尺度和纳米尺度上进行化学调谐、成形和加工,已有许多合成、图案化及微纳加工的研究结果。
Cédric Ayela博士团队采用创新策略研究了喷墨打印MIP微阵列的可行性,将喷墨打印与基于受控自由基聚合CRP的纳米制造技术相结合,选择恩诺沙星(一种在兽医学中广泛使用的氟喹诺酮类抗生素)作为生物测定的靶标进行图案化制备,此外,恩诺沙星具有内在荧光,可以通过荧光显微镜评估制造的MIP图案。
实验使用了MicroFab Jetlab 4喷墨打印系统,配备喷口直径50μm的压电喷头,调整参数打印滴距不同的MIP图像,71像素图像间距为211µm;101像素图像间距为180µm;102像素图像间距为148µm;103像素图像间距为130µm。微阵列芯片的示意图和两个区域的两张显微镜图像如图1所示。
结论
通过喷墨打印含有活性聚合引发剂的基于TRIM的预聚物混合物,在基材上生成聚合物图案,随后通过再引发和后聚合将靶向恩诺沙星的MIP壳接枝到图案上,通过荧光显微镜对获得的MIP壳进行研究分析,证明了特异性靶标结合。喷墨打印可以与局部光聚合或通过MIP前体的局部沉积结合进行多种生物芯片的制备,为了生产由多种不同(多重)MIP阵列组成的生物芯片,自上而下和自下而上的方法都是可行的,因此喷墨打印技术可以用作多种生物芯片的制备,并具有低芯片成本、高密度化、易于操作、低样品消耗等优势。
参考文献:
[1] Bokeloh F, Gibson K, Haupt K, Ayela C. Development of a Versatile Strategy for Inkjet-Printed Molecularly Imprinted Polymer Microarrays[J].Chemosensors, 2022, 10, 396.