微纳制造挑战生命科学极限！实现高分辨率全组织空间蛋白质组学分析

在生命科学领域，蛋白质是生命活动的核心，其功能不仅取决于自身的组成，更与其在细胞或组织内的具体空间位置密切相关。因此，精确解析蛋白质的空间分布，对于揭示疾病发生机制和推动药物研发具有至关重要的意义。随着研究的深入，科学家们致力于绘制蛋白质在复杂组织环境中的三维分布图谱，这对用于样本前处理的精密器械，特别是能够实现微米级结构操控的工具，提出了很高的标准需求。

美国纽约州立大学布法罗分校的曲峻（Jun Qu）教授团队所开发的微型支架辅助空间蛋白质组学（MASP）方法取得了关键突破。该方法的核心创新之一，是引入了一种特制的六边形微型支架，能够将完整的组织样本进行精确的微区室化分割。研究团队通过采用摩方精密的微纳3D打印系统，成功制备出微孔达到50微米的高精度六边形微型支架，为后续实现高通量、高灵敏度的蛋白质组学分析奠定了坚实的基础，提供了研究全组织水平蛋白质空间分布的全新解决方案。

01技术瓶颈：微纳制造挑战生命科学极限

在曲峻教授团队开发的MASP方法中，实现全组织蛋白质空间分布精准测绘的关键，在于一种能够将完整组织样本进行精确微区室化分割的微型支架。这类微型支架需同时满足微米级精度与适宜的机械稳定性两大条件，以确保在复杂生物样品处理过程中维持结构完整，避免交叉污染。

然而，传统微加工技术难以实现兼具高精度与复杂三维结构的微型支架批量制备。尽管已有技术路线如双光子聚合3D打印能够实现超高的打印精度，但其加工效率低、成型尺寸受限，且设备成本高昂，难以支撑大规模、可重复的生物医学应用需求。微型支架的制造精度直接关系到组织分割的准确性，进而影响后续蛋白质组学分析的空间分辨率和数据可靠性。

然而，当微型支架存在结构不均一或尺寸偏差的问题时，将会导致蛋白质定位信息失真，严重影响研究结论的准确性。因此，微纳3D打印技术因其高精度与良好的可控性，是制备微型支架的理想方案。

02 创新突破：实现极限特征支架制造

基于由摩方精密的面投影微立体光刻（PµSL）技术（nanoArch® S140，精度：10μm）制备出的六边形微型支架，研究团队成功构建了一套完整的空间蛋白质组学分析流程，其主要环节包括：

• ·组织微区室化与精准采样

利用定制设计的微型支架对完整组织样本进行结构规整的微区划分，在空间上隔离不同功能区域，为后续分析提供定位准确的微量样本。

• ·微尺度样本前处理与酶解

在每个微区室内完成蛋白质提取、酶解等步骤，用于液相色谱-质谱联用分析。

• ·蛋白质图谱构建与数据分析

整合质谱鉴定结果与微区室空间坐标信息，重建全组织范围内的高分辨率蛋白质分布图谱。

03 应用成果：推动空间蛋白质组学进入新时代

基于经过高精度支架升级的MASP平台，本研究绘制了健康小鼠全脑内约1万种蛋白质及3万多个磷酸化位点的高分辨率空间分布图谱，并验证了图谱的可靠性。

研究更一步揭示了以往难以观测到的精细空间分布模式，在不同脑区结构中识别出大量新的区域富集蛋白。改进后的MASP方法还拓展至药物研究领域，使得研究人员能够可视化抗体药物在脑内的分布，为药物递送及其局部组织反应的研究提供了新的视角。

据研究团队称，在制备所需的高保真微型支架方面，仅有摩方精密的打印系统能够满足要求，其他技术方案均无法实现如此高的精度。曲峻教授曾这样评价到：“摩方精密的微纳3D打印系统所具有的精确性和可靠性，使得我们能够以优良的深度和准确度，绘制全组织层面的蛋白质空间信息图谱。在摩方技术的支持下，我们团队成功开发了能够推动空间生物学边界的新方案，这为生物医学和药物研究中的组织异质性研究带来了新的机遇。"

04 技术展望：微纳制造赋能生命科学的未来

摩方精密在空间蛋白质组学领域的突破，只是微纳制造技术赋能生命科学的一个缩影。随着相关技术不断迭代，高精度3D打印在生物医学领域的应用展现出广阔潜力。

从演进路径来看，高精度3D打印技术正朝着多功能集成与智能化制造的方向深化发展。摩方精密已在此方向积极布局，其技术体系逐步向精度极限不断逼近、材料体系持续扩展、制造流程日益智能化演进。

在市场覆盖方面，摩方精密的超高精度3D打印系统已服务全球40个国家的近3000家科研机构与工业企业，客户涵盖国际顶尖的医疗器械企业、精密连接器制造商以及消费电子领域。即便在德国、日本、美国等具有深厚精密制造基础的国家，其设备也在稳步支撑多个前沿科学领域的创新研究。

当高精度制造技术真正融入实际应用场景，其核心价值——精度，才得以充分彰显。