基于COF@AuNP的光散射免疫分析方法的构建及其生物分析应用

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ycs19900105
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动态光散射(Dynamic light scattering,DLS)技术作为一种快速、准确测量溶液中悬浮液粒子流体力学半径和粒度分布的技术,由于具有快速准确、灵敏度高等优点,已被广泛用于核酸、蛋白质、金属离子和小分子等的检测。金纳米粒子(Gold nanoparticle,Au NP)因其具有摩尔消光系数大、光散射信号强等优势,常用作于DLS传感器的信号探针。传统DLS传感器通过分析物结合后诱导或抑制Au NPs的团聚导致其粒径变化以实现目标物的检测。然而Au NPs团聚或解聚存在随机和不可控性,使得该类方法检测结果的重现性、稳定性和灵敏度受到限制。因此,设计和开发提高传统DLS免疫传感器的灵敏度并改善其重现性和稳定性的策略具有重要意义。根据爱因斯坦-斯托克斯方程可知,粒子散射光强度与其半径的六次方成正比,理论上通过测定粒子散射光强度变化,结合信号放大策略,为提高灵敏度带来了巨大的希望。共价有机框架材料(Covalent organic framework,COF)因其比表面积大、结构多样以及易功能化等优点,在分析传感领域获得了研究者们的广泛关注。利用COF的大比表面积、高负载量以及刺激响应特性,本研究采用溶剂热法合成了具有酸响应特性的亚胺键连接的花状COF,并以其为模板通过原位生长制备了COF@Au NP新型复合材料。随后将该复合材料与抗体偶联获得免疫探针,结合磁介导双抗体夹心免疫分析和金生长信号放大,成功实现了高灵敏的光散射信号输出,在此基础上证明了基于COF@Au NP的DLS免疫传感器在检测复杂样本中痕量待测物的可行性、适用性以及普适性。首先,本研究使用均苯三甲醛和对苯二胺作为单体合成了亚胺键连接的花状COF,然后以该材料为模板通过柠檬酸三钠原位还原氯金酸制备了COF@Au NP复合材料,该材料呈现出典型的COF包金异质结构,大量的Au NPs均匀分散在COF材料上。然后使用三氟乙酸处理COF@Au NP复合材料,该材料会发生崩解并释放出大量的Au NPs,随后结合金生长信号放大可实现光散射信号的灵敏输出,从而显著提高方法学的检测灵敏度。其次,本研究提出了一种基于COF@Au NP放大的光散射夹心免疫传感新策略,成功实现了心衰标志物N末端B型利钠肽前体(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide,NT-pro BNP)的超灵敏定量检测。通过抗NT-pro BNP单克隆抗体修饰的磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticle,MNP)从全血样本中分离富集出NT-pro BNP,然后以配对抗体修饰的COF@Au NP作为检测探针特异性结合NT-pro BNP以形成磁性免疫复合物,外加磁场下上清溶液中残留的COF@Au NP经酸降解后加入金生长液,从而实现光散射信号输出。在最优条件下,本研究建立的DLS免疫传感器检测全血中NT-pro BNP的最低检出限为14 fg/m L,定量检测范围为0.32-1000 pg/m L;特异性实验结果表明,该方法检测目标物时与其它常见生物大分子标志物无明显交叉反应,具有良好的特异性;加标回收实验结果显示,批内和批间加标回收率在81.6%到113.0%之间,变异系数在2.0%到12.5%之间;通过分析20个实际临床全血样本评估本方法的可靠性,结果表明该方法检测结果与商业化化学发光免疫试剂盒具有较好的一致性。因此,基于COF@Au NP复合材料结合金生长信号放大的动态光散射免疫传感策略在生物大分子检测领域具有良好的应用前景。在此基础上,通过引入生物素-链霉亲和素系统,合成了生物素化沙门氏菌多抗修饰的功能化MNP,以其作为磁性捕获探针构建了基于COF@Au NP放大的DLS免疫传感器,实现了牛奶中沙门氏菌的高灵敏检测。具体而言,磁性免疫探针首先从牛奶样本中富集并分离沙门氏菌,再通过配对抗体功能化的COF@Au NP探针对免疫复合物上的沙门氏菌进行特异性识别,形成MNP@c Ab-沙门氏菌-COF@Au NP@d Ab的夹心免疫复合物,磁分离后取上清溶液中未结合的COF@Au NP探针,经酸降解后,加入金生长溶液以放大Au NPs的光散射信号强度,随后使用动态光散射分析仪记录溶液光散射信号强度的变化,从而实现待测样本中沙门氏菌的准确定量检测。在最优条件下,该方法定量检测沙门氏菌的范围为2.0×10~2-2.0×10~5 CFU/m L,线性回归方程为y=14488ln(x)-52969(R~2=0.9989),最低检测限为60 CFU/m L。此外该方法与其它常见食源性致病菌无明显交叉反应,表明具有良好的特异性。加标回收实验结果表明批内和批间加标回收率在83.3%到116.7%之间,变异系数在3.2%到11.2%不等,表明该方法具有良好的精密度。以上结果表明本研究方法适用于实际牛奶中沙门氏菌的灵敏、特异和准确检测。
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