近日，南京鼓楼医院神经内科徐运主任团队与彩科（苏州）生物科技有限公司联合在美国化学会旗下，聚焦生物传感与精准检测的国际知名期刊上共同发表了文章，展示了彩科单分子免疫分析技术的独特优越性。文中充分展示了彩科的单分子免疫分析平台通过表面工程化微球、电场辅助微球装载及统一亮度增量算法，有效提高了血浆超低丰度蛋白检测的稳定性和重复性。p-Tau181，Aβ1-42，p-Tau181/Aβ1-42的AUC分别高达0.85和0.84，0.89；其中p-Tau181/Aβ1-42的敏感度和特异度分别为83%和96%，显示出良好的临床一致性与可推广性。
发表时间：2025年11月
研究机构：南京鼓楼医院
研究背景
在阿尔茨海默病（AD）的早期诊断和疾病进程监测中，血液中超低丰度蛋白的稳定检测始终是临床转化的关键瓶颈。多数AD相关标志物在血液中的真实循环浓度仅为10⁻¹⁶–10⁻¹² M，远低于脑脊液水平，使检测结果极易受到系统噪声、基质干扰及工程波动影响。尽管单分子阵列（Simoa）等技术在灵敏度上取得突破，但在真实血浆样本中，Aβ1-42和tau水平仅为脑脊液的约1/30 和1/100，高丰度蛋白、复杂基质以及Aβ与载体蛋白结合等因素，进一步放大了非特异吸附和定量不稳定性。因此，单分子检测性能已不再仅由灵敏度决定，而更受限于微球装载效率、微孔占据均一性及定量算法的稳定性。工程结构与算法层面的不足，仍是血液检测规模化应用的主要障碍。本研究基于单分子检测体系，通过表面工程化微球、电场辅助微球–微孔装载及统一定量模型的系统优化，实现了血浆Aβ1-42和p-Tau181的稳定检测，并在不同人群队列中获得可重复的诊断截断值，为AD血液标志物的临床前应用提供了一条可扩展的工程化路径。
实验方法
表面工程化磁性微球的构建：
采用微流控聚合方法制备尺寸均一、表面光滑的磁性微球，并对其表面进行工程化修饰，以降低血浆高丰度蛋白引起的非特异吸附。该策略在不影响抗体偶联效率的前提下，有效降低背景荧光并提升检测重复性。
微流控单分子检测芯片的设计：
构建包含高密度微孔的微流控检测芯片，使免疫反应在空间上被限制于单个微孔内，从而实现单分子水平的信号读取。该结构为数字化检测和统计分析提供了物理基础。
电场辅助微球–微孔高效装载：
在微流控芯片中引入脉冲直流电场，引导磁性微球快速、定向进入微孔。相比传统重力沉降方式，该方法显著提升微球装载效率，增加有效反应单元数量并降低统计噪声。
单分子荧光信号采集与定量分析：
免疫反应完成后，通过荧光成像获取微孔内单分子信号，并对背景荧光进行归一化处理。基于微孔内荧光亮度增量计算平均荧光强度增量（MFII），建立连续定量模型，实现宽浓度区间内的稳定定量，避免传统数字–模拟算法切换带来的系统误差。
临床样本检测与平台对比验证：
基于彩科单分子免疫分析平台及其Aβ1-42和p-Tau181配套试剂盒，对真实人血浆样本进行检测，并与Quanterix Simoa平台进行平行对比。同时在PET验证队列中，以PET成像为金标准评估血液检测的诊断性能。
实验结果
1. 工程化微球构建稳定一致的单分子反应界面
研究首先构建了用于单分子检测的工程化聚合物微球。AFM表征结果显示，微球表面形貌均一且平滑，具备良好的结构一致性。
2. 表面工程化实现功能基团可控暴露并降低非特异背景
工程化微球表面羧基均匀暴露，荧光标记显示主要分布于表面。在高浓度干扰蛋白下，背景荧光显著降低，证明非特异吸附得到有效抑制。
图1. 带表面官能团微球的代表性图片
3. 电场辅助微流控显著提升微球装载效率与检测稳定性
针对传统重力沉降微孔利用率低的问题，本研究引入电场辅助微流控策略，实现微球快速高效装载。荧光成像及定量分析显示，电场条件下微孔占据率更高，变异系数降低，检测更稳定。
图2. 重力/电场辅助微球落孔的代表性图片
4. 统一定量算法拓展动态范围并提高重复性
为避免数字–模拟模式切换带来的误差，本研究提出基于微孔荧光平均增量的统一算法。该算法在血浆样本中连续量化荧光变化，拓展了p-Tau181的可定量动态范围，并在各浓度点表现出更低变异系数和更稳定重复性，显示出更高的定量可靠性。
图3. 传统算法与新开发的算法模型对比
5. 在真实人血浆与PET验证队列中展现稳健的临床性能
在真实人血浆样本中，采用该平台检测Aβ1-42和p-Tau181，检测结果在不同批次中保持一致，并与Quanterix Simoa平台高度相关。发现队列中，p-Tau181和Aβ1-42的AUC分别为0.85和0.84，二者比值的AUC为0.89。PET验证队列中，p-Tau181/Aβ1-42比值的敏感度和特异度分别为83%和96%，显示出优异且稳定的临床判别性能。
图4. 血浆生物标志物的ROC结果分析
讨论
超低丰度蛋白在血液中的稳定检测不仅受限于灵敏度，更受到复杂基质条件下信噪比、定量一致性及工程可扩展性的制约。彩科单分子平台通过表面工程化微球、电场辅助微球装载及统一的亮度增量定量算法三个方面的改进，显著提升了血浆中超低丰度蛋白检测的稳定性与重复性。该体系在真实血浆样本及PET金标准验证中表现出可靠的诊断性能，其工程化设计与定量策略具有良好的通用性，为血液标志物的规模化临床应用提供了最佳解决方案。