ACS NANO. M13噬菌体辅助识别和信号时空分离实现超敏感光散射免疫测定

以下文章来源于分析化学方法 ，作者科研小组

全文简介

对微量目标分析物的超灵敏和快速定量分析的需求变得越来越迫切。然而，由于纳米探针的尺寸效应引起的分子识别和信号放大之间的矛盾，传统的基于免疫分析的检测方法的灵敏度有限。为了解决这一困境，我们描述了多功能的M13噬菌体辅助免疫识别和信号转导时空分离，使超灵敏光散射免疫分析系统能够定量检测低丰度目标分析物。新开发的免疫分析策略将金纳米颗粒（AuNPs）的M13噬菌体辅助光散射信号波动与金原位生长（GISG）技术相结合。鉴于M13噬菌体介导的杠杆效应和GISG放大光散射信号调制的协同作用，该策略的实际检测能力可以在50分钟内在亚体水平下实现真实样本中对赭曲霉毒素A和α-胎儿蛋白的超敏感和快速定量，与传统的基于噬菌体的ELISA相比，灵敏度提高约4个数量级。为了进一步提高我们免疫测定的敏感性，实施了生物素-链霉素扩增方案，以检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2尖峰蛋白到attomolar范围。总体而言，这项研究通过M13噬菌体介导的杠杆效应和GISG放大光散射信号调制的协同组合，为目标分析物的超灵敏定量检测提供了方向。

简介

（a）基于微/纳米载体1和（b）设计的M13噬菌体辅助识别和信号时空分离光散射免疫分析策略的示意图，用于低丰度目标分析物的超敏感定量检测

通过M13噬菌体介导的杠杆效应验证AuNP种子的放大消耗。（a）基于链霉素-生物素识别的小型AuNP与M13噬菌体结合的示意图。（b）激光扫描共聚焦显微镜成像，用于验证生物素分子与M13噬菌体的成功共轭。0.3 mL的PS@SA（10 μg mL-1），0.3 mL PS@SA（10 μg mL-1）+ FITC@SA（10 μg mL-1）和0.3 mL PS@SA（10 μg mL-1）+ M13（1 × 108 pfu mL-1）+ FITC@SA（10 μg mL-1）作为对照组，PS@SA（10 μg mL-1）+ M13@biotin（1 × 108 pfu mL-1）+ FITC@SA（10 μg mL-1）作为实验组。AuNPs、AuNP@SA、M13 + AuNP@SA和M13@biotin + AuNP@SA的平均（c）流体力学直径和（d）紫外线可见吸收光谱。（e）MNP@mAb + M13OTA@biotin + AuNP@SA的TEM图像。在这里，许多M13OTA@生物素复合物结合在MNP@mAb的表面，然后许多小型AuNP@SA种子被包裹在M13的表面。

M13OTA@biotin驱动的竞争性光散射免疫测定用于OTA检测。（a）M13OTA@biotin驱动的竞争性光散射免疫测定工作流程的示意图。（b）对一系列OTA标准溶液浓度的竞争性抑制率，范围从0.01 fg mL-1到16 pg mL-1。（c）OTA定量的既定竞争性光散射免疫测定方法的定量校准曲线。（d）OTA（10 pg mL-1）检测该免疫测定对其他常见干扰霉菌毒素的特异性评估，包括ZEN、AFB1、AFB2、DON和CIT，浓度为10 ng mL-1。（e）从拟议的光散射免疫测定中获得的检测结果与检测OTA玉米样品的HPLC方法之间的相关分析。（f）在不同OTA浓度下的MNP@mAb-M13OTA浓度下的形态学图像

M13AFP@biotin驱动的三明治光散射免疫分析用于AFP检测。（a）M13AFP@biotin驱动的三明治光散射免疫分析工作流程的示意图。（b）针对一系列AFP标准溶液浓度从0 pg mL-1至20 ng mL-1的光散射强度。（c）使用既定的三明治光散射免疫分析方法对AFP的定量校准曲线。（d）AFP（20 ng mL-1）对其他常见干扰疾病蛋白质生物标志物（包括PCT、CEA、CRP、PSA和HBsAg）的特异性评估，浓度为20 ng mL-1。（e）从拟议的光散射免疫分析中获得的测试结果与定量法新社样本中的商业血清化学发光免疫分析套件之间的相关性分析。

在SARS-CoV-2大流行管理中设计的M13Nb@生物素驱动的竞争性光散射免疫分析的可行性。（a）SARS-CoV-2尖峰（S）蛋白的M13Nb@生物素驱动竞争性光散射免疫分析工作原理的示意图。（b）用于测量SARS-CoV-2 S蛋白的生物素-链霉素扩增方案的示意图。与一系列S蛋白标准溶液浓度的竞争性抑制率，范围为0 pg mL-1至10 pg mL-1（c）没有和（e）生物素-链霉素扩增方案。使用开发的竞争性光散射免疫分析（d）和（f）使用生物素-链霉素扩增方案的竞争性光免疫测定法（d）的定量校准曲线。（g）TEM图像显示每个MNP周围有更多的M13噬菌体。（h）高分辨率图像进一步证实了许多小型AuNP@SA附着在M13噬菌体的丝状表面。

相关成果以“M13 Bacteriophage-Assisted Recognition and Signal Spatiotemporal Separation Enabling Ultrasensitive Light Scattering Immunoassay”，发表在国际学术期刊“ACS NANO”上。

文献链接：点击阅读原文

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07194

转自：“NANO学术”微信公众号

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