低成本DIY抗体点样仪：实现侧向层析试纸条内部自主制备的新途径

《Advanced Sensor Research》：Enabling In-House Fabrication of Lateral Flow Assays With a Low-Cost DIY Antibody Dispenser

本文介绍了一种总成本约590美元的自制抗体点样仪，通过3D打印和商用部件组合实现了侧向层析检测装置（LFA）的低成本制造。该设备采用主动泵送试剂方式，通过校准流速与点样速度参数控制线宽，与商用设备对比验证了其检测人IgG的灵敏度（LOD 0.03 μg mL?1）和可重复性，为资源有限实验室开展LFA研究提供了可行方案。

　　

1 引言

侧向层析检测（LFA）作为一种快速、低成本且便携的分析工具，在临床诊断、食品安全等领域应用广泛。然而，商用点样设备的高成本（约16,000美元）限制了小型实验室的研发参与。现有替代方法如手动点样或笔式绘制存在线形不规则、重复性差等问题。本研究通过结合3D打印与商用部件，开发了一种主动泵控式DIY点样仪，旨在降低LFA制备门槛。

2 结果与讨论

2.1 设计与制备

点样仪主体采用聚乳酸（PLA）3D打印件与商用硬件组合，通过步进电机控制点样管在硝化纤维素（NC）膜上方移动，注射泵以精确流速（15–500 μL min^?1）输送试剂。点样管使用内径0.254 mm的高效液相色谱（HPLC） tubing，通过调节支架微米头可适应不同厚度膜材。设备支持A4尺寸膜材，单次点样最小体积为2 μL，死体积控制在5 μL以内。

2.2 线宽参数校准

通过蓝色墨水在NC膜上绘制测试线，发现线宽与泵流速呈正相关，且低速（0.25 cm s^?1）下线宽对流速变化更敏感。理论模型引入蒸发率（E=0.85）和膜孔隙率（P=0.5）参数，推导出线宽公式：W = ?(1-E)/(VdP)，其中?为流速，V为点样速度，d为膜厚度。实验数据与模型在低速下吻合良好，但高速时因液滴形成或振动产生偏差。

2.3 DIY与商用点样仪性能对比

以人IgG检测为例，DIY点样仪（0.75 μL cm^?1）与商用设备（0.7 μL cm^?1）制备的LFA检测限相近（0.03 μg mL^?1vs. 0.02 μg mL^?1），但DIY设备制备的检测线边缘呈现不规则点状融合，导致信号均匀性（CV值较高）和线宽一致性（0.85±0.03 mm vs. 0.67±0.03 mm）稍差。分析表明，DIY点样仪试剂更多富集于膜表层，而商用设备可形成更深层渗透。

3 结论

DIY点样仪以不足商用设备1/27的成本实现了可比的LFA制备能力，虽在线形均匀性和精度方面存在提升空间，但为小规模研究提供了高度可定制的替代方案。未来可通过减小点样管间距、优化液体化学性质进一步提升性能。

4 实验部分

50 nm金纳米颗粒（AuNPs）通过Turkevich法合成，经山羊抗人IgG功能化后喷涂于玻璃纤维结合垫。NC膜检测线包被1 mg mL^?1抗体，控制线使用鸡抗山羊IgG。试纸条通过平板扫描仪成像，MATLAB分析绿色通道峰面积（AUP），四参数逻辑（4PL）模型拟合计算检测限。