研究论文介绍

Biosensor. Bioelectron.: 生物矿化驱动的集成免疫探针及其在免疫层析检测中的应用

作者:苏打水

导读:

近日,南昌大学的赖卫华教授团队在生物传感器领域的国际知名期刊Biosensor. Bioelectron.中发表论文,报道一种快速合成集成免疫探针(ZIF-8@QDs-mAb)的策略,开发基于ZIF-8@QDs-mAb的多重免疫层析法(ZIF-8@QDs-mAb-mICA),实现了对牛奶中三种抗生素污染物的现场快速定量检测。

Biomineralization–powered integrated immunoprobe and its application in Immunochromatographic assay

X. Mei, G. Zhang, T. Liu, H. Hu, X. Lai, W. Chen, Y. Wang, J. Peng, W. Lai, Biosensor. Bioelectron. 2024, 248, 115945. Doi 10.1016/j.bios.2023.115945

正文:

免疫层析法(ICA)因其经济、简便、快速的优点,已广泛应用于临床诊断、环境监测、食品安全等领域的现场快速检测[1]。这里,南昌大学的赖卫华教授团队受沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)生物矿化的启发[2],提出了一种简单有效的ZIF-8@QDs-mAb的策略,通过一步加载量子点(QD)和单克隆抗体(mAb),实现超高的负载效率和光学稳定性[3]。通过以不同比例掺杂红色和绿色量子点证明 ZIF-8@QDs-mAb 的荧光编码,开发了基于ZIF-8@QDs-mAb的多重免疫层析法,并与智能检测平台集成,实现了对牛奶中最常见的三种抗生素污染物恩诺沙星(ENR)、磺胺甲恶唑(SMZ) 和卡那霉素(KAN)进行现场定量检测。此外,还对两种大分子甲胎蛋白 (AFP) 和人绒毛膜促性腺激素(HCG) 进行了定量,以验证该策略在免疫层析法中的普适性。

在Fig.1a中,作者清楚的展示了通过生物矿化合成ZIF-8@QDs-mAb的流程示意图,并在Fig.1c-h中使用荧光分析,动态光散射分析,透射电镜分析,X 射线光电子能谱证明了该策略通过负载不同纳米材料制备具有不同特性的免疫探针的潜力[4]

为评估荧光免疫探针的荧光性能对于提高ICA的灵敏度,作者探究了QD的数量与探针的量子产率和荧光寿命的关系。采用共焦激光扫描显微镜评估了探针的分散状态和QD的掺杂情况,发现ZIF-8@QDs-mAb 巧妙的编码能力是通过在生物矿化过程中调整红色和绿色 QD 的比例来实现的(Fig. 2)。

鉴于ZIF-8@QDs-mAb优异的荧光特性,作者用三种单克隆抗体(抗ENR单克隆抗体、抗SMZ单克隆抗体和抗KAN单克隆抗体)制备了掺杂不同比例的红色和绿色量子点的免疫探针(Fig. 3), 进而开发 ZIF-8@QDs-mAb-mICA,用于定量检测牛奶中的三种常见抗生素。

将三种完整抗原(ENR-BSA、SMZ-BSA和KAN-BSA)分别作为T 1、T 2和T 3喷涂在NC膜上。C线喷洒山羊抗小鼠IgG以验证mICA的有效性。在没有目标抗生素的情况下,免疫探针被完整抗原捕获,导致形成三种不同颜色的T线。其中包括红色T 1、黄色T 2和绿色T 3 。对于阳性样本,相应的免疫探针首先与目标抗生素结合形成免疫复合物,导致免疫探针与完整抗原之间的相互作用减弱。

在最佳条件下,ZIF-8@QDs-mAb-mICA(Fig. 4a)和基于金纳米粒子(AuNPs)的mICA(AuNPs-mAb-mICA)(Fig. 4b)可以同时检测不同浓度(0−100 ng mL -1)的ENR、SMZ和KAN。通过监测几种常见的干扰源进一步评估其特异性,Fig. 4f表明仅在ENR、SMZ和KAN存在的情况下,T线上的荧光强度显着降低,证明了所开发的ZIF-8@QDs-mAb-mICA的高选择性。

总结:南昌大学的赖卫华教授团队开发了一种集成免疫探针的合成策略,其中通过 ZIF-8 的一锅生物矿化将mAb和纳米材料负载在一起。该策略不仅简单,而且具有较高的装载效率,为研究人员设计免疫探针提供了新的视角,对ICA的发展具有深远的影响。

参考文献:

  • [1] Y. Liu, L. Zhan, Z. Qin, J. Sackrison, J. C. Bischof, ACS Nano. 2021, 15, 3593-3611. Doi: 10.1021/acsnano.0c10035
  • [2] D. Saliba, M. Ammar, M. Rammal, M. Al-Ghoul, M. Hmadeh, J. Am. Chem.. Soc. 2018, 140, 1812-1823. Doi: 10.1021/jacs.7b11589
  • [3] H. He, Y. Cui, B. Li, B. Wang, C. Jin, J. Yu, L. Yao, Y. Yang, B. Chen, G. Qian, Adv. Mater. 2019, 31, 6. Doi: 10.1002/adma.201806897
  • [4] G. Chen, X. Kou, S. Huang, L. Tong, Y. Shen, W. Zhu, F. Zhu, G. Ouyang, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2867-2874. Doi: 10.1002/anie.201913231

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