题目：苯硼酸修饰的膜状磁性量子点能够通过侧流免疫测定对病毒进行超灵敏和广谱检测
期刊： ACS Nano
影响因子：15.8
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c01824
汇报人：吉宸欣-2024级硕士
侧流免疫层析法（LFIA）虽然是一种有效的即时检测技术，但仍然无法实现病毒的广谱超灵敏检测。在此，我们提出了一个多重LFIA平台，使用基于二维氧化石墨烯（GO）的磁性荧光纳米膜（GF@DQD）作为多功能探针，使用4-氨基苯基硼酸（APBA）作为广谱识别分子进行病毒糖蛋白检测。通过一层密度控制的Fe的静电吸附，很容易制备具有增强磁性/荧光特性和对多种病毒的通用捕获能力的 GF@DQD-APBA3O4纳米颗粒 （NPs） 和数千个小CdSe/ZnS-MPA量子点（QD）在单层GO片上，然后在 QD 表面与 APBA 发生化学偶联。GF@DQD-APBA 探针通过与抗体修饰的 LFIA 试纸条任意组合，实现了试纸上不同目标病毒的通用捕获和特异性测定，从而大大提高了检测效率，降低了病毒多重 LFIA 的成本和难度。所提出的技术可以在 20 分钟内同时灵敏地诊断三种新出现的病毒，检测限低至pg/mL级。GF@DQD-APBA-LFIA 在检测 34 例 SARS-CoV-2 阳性临床标本中也证明了其出色的实用性，揭示了其在疫情控制和现场病毒检测方面的潜力。
由病毒引起的传染病已成为世界上最有害的公共卫生问题之一，夺走了无数人的生命，造成了严重的社会恐慌和不可估量的经济损失。已知多达 270 种病毒会感染人类。其中，中东呼吸综合征冠状病毒、猴痘病毒 （MPXV）、埃博拉病毒 （EBOV）、寨卡病毒 （ZIKV） 和严重急性呼吸系统综合症冠状病毒（SARS-CoV-2） 等一些新出现的病毒导致高死亡率，对人类社会构成重大威胁。迄今为止，几种成熟的病毒检测技术已广泛用于实验室和医院检查，例如病毒分离、实时逆转录聚合酶链反应 （RT-PCR）、基因组测序和酶联免疫吸附测定 （ELISA）。然而，这些基于实验室的检测是有限的，因为它们需要洁净室以避免污染，并且涉及繁琐的病毒裂解或核酸提取程序以及用于输出的大型仪器。因此，它们不适合在田间条件或资源匮乏地区使用。目前仍迫切需要开发简单、快速、灵敏的病毒即时检测 （POCT） 技术，以满足疫情控制和临床诊断的大规模部署需求。
侧向层析免疫测定（LFIA）作为最成熟和流行的 POCT 方法之一，已显示出快速、低成本、快速、便携和用户友好的明显优势。LFIA 广泛应用于个人健康自检领域。目前LFIA病毒检测技术的原理一般是基于直接检测病毒抗原（病毒粒子或病毒蛋白）的双抗体夹心形式，通常需要一对抗体来修饰LFIA试纸条的纳米探针和测试线。理论上，LFIA 通过在一条试纸上构建多个测试区，可以在一次测试中同时筛选多种病毒，可以大大提高对未知病原体的检测效率。然而，由于以下两个原因，现有的 LFIA 试剂盒在病毒抗原检测方面面临明显的性能缺陷，例如灵敏度低、检测范围窄和低通量。首先，目前主流纳米探针（例如胶体 AuNPs、乳胶珠和荧光微球）的性能不足。这些球形纳米探针在复杂的临床样本中只能产生普通信号强度和弱稳定性，在试纸上提供的灵敏度有限。其次，抗体的种类和性能对 LFIA 系统的检测性能有很大影响。针对新出现的病毒制备特异性抗体需要很长时间并且成本高昂。在纳米探针表面修饰的抗体很容易变性并且重现性差。此外，在 LFIA 上检测多种病毒抗原需要多对特异性抗体，进一步增加了病毒检测的难度。迄今为止，尚未报道一种通用的 LFIA 技术，该技术允许使用非抗体修饰的纳米探针同时灵敏地监测多种病毒。
苯硼酸及其衍生物，如 4-巯基苯硼酸 （4-MPBA） 和 4-氨基苯硼酸 （APBA），已被广泛用作有效结合糖类、肽聚糖和糖蛋白 （GPs） 的识别分子，因为它们可以通过硼酸配体可逆地结合含顺式二醇的化合物。近年来，已经开发了几种基于硼酸盐亲和力的生物传感器，用于灵敏检测 GP（例如甲胎蛋白和癌胚抗原）、免疫球蛋白 （IgG） 和细菌（例如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯菌），在复杂样品中具有良好的稳定性和选择性。病毒的许多主要结构蛋白 本质上是 GP 和高度免疫原性的。受这一概念的启发，本文我们首先将苯硼酸作为纳米探针的通用识别分子引入 LFIA 系统，以实现对病毒GPs的高效、快速检测。为解决常见 LFIA 技术检测能力不足的问题，我们还提出了一种二维膜状磁性荧光探针（GF@DQD），并在多重 LFIA 中展示了其优越的性能，可以支持多种病毒的超灵敏同步检测。
1. 基于APBA修饰的薄膜状GF@DQD探针的构建
2. 柔性磁性 GF@DQD-APBA 探针的表征
3. 评估GF@DQD-APBA 探针对多种病毒抗原的捕获/检测能力
4. 基于 GF@DQD-APBA 的 LFIA 病毒检测性能评价
5. GF@DQD-APBA探针在实际样本中的应用
一种基于APBA修饰的薄膜状GF@DQD探针的高灵敏度多重LFIA技术，用于快速、通用和定量测定三种新出现的病毒，即SARS-CoV-2、MPXV和EBOV。制备的 GF@DQD-APBA纳米薄膜包括四个部分：（i）作为柔性内部支撑剂的2D单层GO纳米薄膜；（ii）一层密度控制的超顺磁性Fe3O4提供强磁响应性；（iii）两层致密的12 nm羧基化 QD，可产生良好的荧光；（iv）表面修饰的 APBA 分子，用于有效和广谱识别病毒抗原。凭借这些特性，GF@DQD-APBA 的LFIA可以产生三重信号放大效应，并表现出病毒检测的通用捕获能力。所提出的LFIA平台支持在20分钟内快速、超灵敏地检测 SARS-CoV-2 SP、MPXV A29和 EBOV GP抗原，LOD分别为0.93、1.03和0.89 pg/mL。通过测试相同的样品，我们证明我们的方法的灵敏度至少比常用的ELISA和基于AuNP 的LFIA试纸高200倍和500倍。此外，通过使用53个临床鼻咽拭子样本 验证了 GF@DQD-APBA-LFIA 在真实样本中应用的可行性。我们的方法检出率为 100%，表明 GF@DQD-APBA-LFIA 在野外条件下灵敏、准确筛选病毒具有强大的潜力。值得注意的是，我们的方法可以检测其他致病病毒，例如常见的呼吸道病毒、食源性病毒、肠道病毒和其他新出现的病毒，只需改变 NC 膜上的检测抗体。我们将进一步研究 GF@DQD-APBA-LFIA 对其他病毒的多重和通用检测能力。