基于硅球银壳SERS免疫层析检测抗SARS-CoV-2 IgM/IgG方法的建立

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新型冠状病毒(SARS-Co V-2)在世界范围内的持续传播和感染,给人们的生活健康带来了巨大影响,成为了严重的公共卫生问题。目前仍然没有针对该病毒感染的特效药,因此,早期快速的筛查和有效准确的诊断手段对控制疫情的发展至关重要。尽管核酸检测作为目前主要的检测诊断手段,但在快速简便大面积筛查过程中还存在一些劣势。针对机体感染SARS-Co V-2后产生的特异性抗体的检测可作为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)确诊的诊断指标,其中主要以抗SARS-Co V-2免疫球蛋白M(Ig M)和免疫球蛋白G(Ig G)为主。新冠抗体的检测是核酸检测的有效补充,不仅能够提高检测结果的准确性,而且在快速筛查大量疑似患者中有着巨大的潜在价值。本研究设计了一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的侧流免疫层析分析(LFIA)方法用于快速、高灵敏地检测抗SARS-Co V-2 Ig M/Ig G。SERS-LFIA结合了SERS检测技术和LFIA检测技术,具有快速简便、高灵敏、可定量检测的优点,并且能够满足现场即时检测(Point of Care Test,POCT)的要求。实验方法是通过制备一种高性能的硅球银壳(Si O2@Ag)SERS基底,并建立起基于SiO2@Ag SERS-LFIA的检测方法。以S蛋白抗体单通道检测模型作为研究对象以优化和评估我们提出的SERS-LFIA方法的检测性能。通过对临床血清样品的检测分析,进一步评估了所提出的基于SiO2@Ag SERS-LFIA检测方法的诊断应用价值。主要结果如下:(1)制备了一种新型双层DTNB拉曼分子负载的硅球银壳核壳纳米材料作为SERS增强基底。利用PEI介导的种子生长法可控合成硅球银壳纳米材料,并修饰上两层DTNB拉曼分子,提供更强的SERS信号来源。通过对其进行一系列的表征实验,如TEM、UV-vis和Zeta电位等,结果表明Si O2@Ag SERS标签具有匀质性好,不易团聚,SERS活性强的优点,并且能够很好的适用于免疫层析试纸条。(2)建立并优化了基于SiO2@Ag SERS-LFIA的检测方法。将重组的S蛋白修饰在硅球银壳上形成SERS标签,以S蛋白抗体作为检测目标,对试纸条的NC膜,上样缓冲液和S蛋白修饰浓度等进行了优化,实现了对S蛋白抗体的高灵敏定量检测,检测限达1 pg/m L。并且经研究发现,制备的试纸条具有较好的可重复性和稳定性,说明基于SiO2@Ag SERS-LFIA的检测方法具有应用于实际临床样品的可行性。(3)首次提出了将SERS-LFIA方法用于抗SARS-Co V-2 Ig M/Ig G的检测。建立了基于Si O2@Ag SERS-LFIA用于抗SARA-Co V-2 Ig M/Ig G检测的试纸条,并对临床血清样品进行了检测分析。我们以挑选的一例COVID-19血清样品为例,并用商品化胶体金试纸条验证阳性以加强后续实验结果的准确性。在SERS-LFIA检测模式下,可实现对稀释1.28×10~7倍后的血清样品高灵敏检测,而作为对比的胶体金法检测结果仅为1.6×10~4倍稀释度。因此,本研究提出的基于SiO2@Ag SERS-LFIA的检测方法比传统胶体金法的灵敏度高800倍,并且展示出了较宽的动态检测范围。对68例血清样品的检测诊断中,检出率和特异性都为100%,将这些结果绘制成ROC(Receiver Operating Characteristic)曲线,AUC(Area Under Curve)结果为0.997-1,揭示了本研究提出的基于SiO2@Ag SERS-LFIA的检测方法具有极高的诊断价值。
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