免疫测定和基于抗体的生物传感器已成为生物医学研究中不可或缺的工具，能够快速准确地检测与疾病相关的生物标志物[[1], [2], [3]]。血清学诊断在识别由细菌、病毒和真菌引起的感染方面发挥着关键作用，通过检测特定的抗体（通常是IgM，表明早期免疫反应）和IgG（感染后持续存在）[4]。这类测试对于诊断HIV、弓形虫病和蜱传脑炎等疾病至关重要，同时也用于检测与自身免疫疾病相关的自身抗体。与直接检测方法相比，它们被广泛采用，因为它们是非侵入性的，不需要培养微生物病原体，并且可以适应多种格式，如ELISA和即时检测[2,[5], [6], [7]]。
然而，当应用于血清等复杂生物基质时，血清学检测常常表现出分析特异性降低和背景信号升高。这是由于内源性生物分子（如蛋白质、脂质、代谢物）的非特异性吸附所致，导致假阳性结果[[8], [9], [11]]。血清学ELISA格式依赖于单点抗原-抗体识别。通常，固定化的抗原捕获样本中的目标抗体，随后用二次抗体结合物（例如抗人IgG）进行检测。这种结合物仅对特定类别的抗体具有特异性，无论其与表面的结合是特异性的还是非特异性的，这使得这些格式特别容易受到基质效应的影响。相比之下，夹心型检测方法中，分析物同时被捕获抗体和检测抗体识别，从而提高了分析特异性[12]。无标记检测方法直接在传感器表面检测结合事件，无需标记的二次试剂，但也存在类似的限制。由于检测依赖于单一的特异性捕获步骤，非目标抗体或样本化合物更有可能贡献到检测信号中[13]。这种干扰会妨碍在接近诊断阈值时区分阳性和阴性样本，从而影响灵敏度和特异性[9]。例如，在COVID-19血清学诊断中，IgG抗SARS-CoV-2核蛋白的检测经常受到基质驱动的免疫变异性的干扰[14,15]。
通常，血清学检测可靠性的限制因素不是目标抗体的低丰度，而是样品中存在的干扰成分，这些成分不受样品稀释的影响[16]。在一定程度上，通过使用未涂层、封闭的孔作为辅助阴性对照的标准化协议可以减轻血清特异性背景噪声。然而，这种基于ELISA的方法对于微型平台来说不实用，因为需要消耗大量样品并且需要多路检测[10]。因此，随着更精细的生物受体、抗污染表面化学[17]和缓冲系统[15,18]的发展，预分析分离分析物或其组分已成为提高检测特异性、减少背景信号和增强复杂多变样本（如人血清）诊断准确性的关键策略。
已经采用了多种策略来选择性地分离和分析免疫球蛋白、它们的特定亚群和其他临床相关的分析物。这些方法包括水相双相提取系统[19]、通过生物素化目标在功能性中和抗体检测中特异性捕获抗体[20]，以及分离选定的抗体组分（如糖基化抗体[21]或整个免疫球蛋白G（IgG）类[22]。传统的抗体纯化方法，如乙醇[23,24]和硫酸铵沉淀[25]仍在使用，但效率和特异性有限。相比之下，基于抗体与固定在树脂床上的配体之间可逆相互作用的亲和层析法能够实现选择性和可控的捕获和洗脱[26]。洗脱通常涉及竞争性类似物、变性剂或pH值、极性或离子强度改变的缓冲液。一种广泛采用的方法是使用细菌蛋白A或G，它们与人IgG抗体的Fc区域结合[27,28]。蛋白质A强烈结合IgG1、IgG2和IgG4，而蛋白质G覆盖所有人类IgG亚类，提供更广泛的物种兼容性[27]。它们的融合变体蛋白质A/G结合了这些特性，提供了完整的亚类覆盖和增强的pH稳定性，常用于生物传感器应用中的抗体固定或标记[29,30]。选择蛋白质A/G作为亲和配体在策略上得到了支持，因为它能够以最小的影响保持抗体的功能完整性，相比传统纯化方法[31]。
迄今为止，已经开发了几种小规模的预分析抗体分离策略，这些策略受到大规模免疫球蛋白纯化的启发。例如，McCutcheon等人使用0.5毫升蛋白质A/G微柱进行中和抗体检测[16]，而Davis等人使用预装的96孔蛋白质A树脂板实现抗药物抗体的高通量检测[32]。基于膜的系统也被采用，特别是在Ig纯化过程的质量控制中。然而，这些方法仍然复杂，需要大量的样品体积，远远超过下游免疫检测所需的量。基于树脂的系统不易微型化，也不兼容微流控或即时检测（POC）平台，限制了它们在低容量诊断中的应用[33]。虽然实验室规模的技术（如辛酸-硫酸铵（CAAS）或阴离子交换色谱）在分析上有效，但它们也难以集成到低成本的薄膜实验室（Lab-on-a-Foil）系统中[34]。
微流控技术——包括检测系统和预分析样品制备模块——通过控制微升级液体的操作在微型通道网络中运行。这些系统具有自动化、快速分析和低试剂消耗的特点，非常适合集成到即时诊断平台[35,36]中。因此，开发与免疫检测系统兼容的微型IgG分离模块对于实现即时诊断格式至关重要。例如，Habib等人展示了一种使用蛋白质A功能化膜吸附剂的3D打印微流控色谱平台，用于单克隆抗体的连续IgG纯化[37,38]。其他方法包括结合蛋白质A的磁珠，利用磁分离避免离心或浓缩步骤。这些磁珠也被集成到微流控模块中[39,40]。尽管取得了这些进展，现有的IgG纯化方法在诊断应用中仍然不理想，因为材料使用量大且处理时间长。此外，传统技术是为制备规模设计的，不适合像ELISA这样的小容量生物分析[41]。与常规方法相比，使用开放式通道设备的微流控IgG分离具有明显优势——更低的试剂和样品需求以及更快的处理速度。然而，据我们所知，目前尚未有与微型免疫检测平台兼容的微尺度系统被报道。
本研究提出了一个低成本、模块化的微流控平台，用于从全血清中快速分离IgG。该开放式设备由激光切割的PET层制成，通过微控制器外部控制流动。抗体捕获和洗脱完全在芯片上进行，通过pH驱动的注入序列完成。该平台支持小样品体积，并遵循简单快速的协议，非常适合与ELISA、侧向流动检测和免疫传感器集成。其紧凑和可自动化的设计使其兼容诊断和即时检测（POC）系统。据我们所知，目前尚未有通过PET薄膜切割和层压制造的微型IgG分离系统，并与微型免疫检测平台兼容。
