3D 列印 ELISA 裝置的抗體固定

酵素連結免疫吸附分析（ELISA）是一種利用抗體辨識特定分子，再透過酵素反應測量其含量的方法。它常用於醫學檢驗、生物醫學研究與食品安全檢測，例如偵測感染相關抗體、量測細胞分泌的蛋白質，或檢查食品中的過敏原。

從微孔盤到 3D 列印 ELISA 裝置

傳統的夾心式 ELISA 通常使用聚苯乙烯微孔盤作為反應容器。準備檢測表面時，先讓捕捉抗體吸附在孔壁，再封閉剩餘的吸附位置。接著依序加入樣品與偵測試劑，並在各階段之間清洗，最後利用微孔盤讀取儀量測酵素反應產生的顏色或螢光訊號，估算目標蛋白質的濃度。

反覆加樣、等待反應與清洗，使人工操作較為費工且耗時；若交由自動化設備執行，則需另外配置液體處理系統。為了簡化這些操作，研究者嘗試將流道、儲液區與反應區整合到小型裝置，讓樣品和試劑依照檢測流程移動。不過，製作這類客製化微流體元件需要相應的設備與技術，修改流道或反應區的設計後，也需要重新製作元件進行測試。

近年來，3D 列印已成為製作這類微型元件的常用工具。研究者可依照數位模型，將材料逐層堆疊或固化，在實驗室中製作所需的流道與反應區，並透過修改模型、重新列印來測試不同設計，降低客製化元件的製作門檻，也縮短從設計到測試的時間。例如，微流體鏈式反應（MCR）晶片利用紙製毛細幫浦與流道結構，安排試劑依序流動以完成 ELISA；微流體可組裝板（cPlates）則透過板片的組裝與拆卸分配液體，進行以磁珠為載體的多重 ELISA。這些設計成功將多步液體操作整合到3D列印元件中，因此也受到定點照護檢驗（POCT）研究者的關注。

光固化樹脂的抗體固定問題

3D 列印 ELISA 裝置可使用不同材料，例如 PLA（聚乳酸）和 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。為了提高列印解析度並製作複雜微結構，研究者選用光固化樹脂（photocurable resins）作為 3D 列印裝置的材料，利用光照將液態樹脂逐層固化成所需的反應孔與流道。

然而，光固化樹脂列印成形後的表面，未必具備蛋白質吸附的特性。常見的高結合型孔盤會透過表面處理提高蛋白質結合能力；因此，將 ELISA 轉移到列印元件時，需要進一步改質表面，建立合適的蛋白質固定方法。

2019 年，美國康乃狄克大學的 Mohamed Sharafeldin 等人利用化學塗層處理光固化樹脂表面。他們先在 3D 列印的移液器吸頭內壁覆上幾丁聚醣，乾燥成膜後，再用戊二醛處理，讓捕捉抗體能與塗層結合。這套方法已成功用於 ELISA，但也意味著製備裝置時，還要安排塗膜、乾燥和化學處理等步驟。

空氣電漿搭配 GLYMO 的表面修飾

美國西維吉尼亞大學的 Brandi Binkley 與 Peng Li 在 2025 年，利用空氣電漿搭配矽烷偶聯劑（3-縮水甘油氧基丙基）三甲氧基矽烷（GLYMO），在光固化樹脂表面固定抗體，為 3D 列印 ELISA 裝置提供了一種新的表面製備方式。

首先使用 Harrick Plasma PDC-001 進行空氣電漿處理，在樹脂表面引入羥基（–OH）等含氧官能基，提高表面的親水性，接著將 GLYMO 與鏈黴親和素（streptavidin）混合，加入剛完成電漿處理的元件。GLYMO 的矽烷端可與活化後的樹脂表面連接，另一端的環氧基則與鏈黴親和素上的胺基反應，將這種蛋白質固定在列印表面。最後，加入帶有生物素標記的捕捉抗體，利用鏈黴親和素與生物素的結合能力，讓抗體固定在反應孔或流道內壁，供後續 ELISA 檢測使用。

兼顧檢測表現與客製化設計

研究最後顯示，透過空氣電漿與 GLYMO 表面修飾，3D 列印反應孔在相同尺寸與檢測條件下，可達到與商用 ELISA 孔盤相近的檢測表現。

電漿搭配 GLYMO 表面修飾，提供了一種簡便且有效的表面活化與抗體固定方法，為客製化 3D 列印微型裝置在生物檢測與定點照護檢驗（POCT）領域的應用，帶來新的可能。