生物分子团簇用于超灵敏表面等离子体共振检测

朊蛋白（Prion Protein）是一种细胞表面蛋白。该蛋白分子量较小（23 kDa），具有两种不同的构象，分别为PrP^Sc和PrP^C。这两种构象的蛋白氨基酸序列相同，却具有不同的空间构象，而PrP^C向PrP^Sc构象的转化被认为是神经退行性海绵状脑病（TSE）等朊蛋白类疾病致病和传播的原因。目前，PrP^Sc已经作为朊蛋白类疾病早期诊断的生物标志物进行研究，报道显示，其在仓鼠体内的最小致死剂量仅为2 nM。基于此，生物体内微量PrP^Sc的分子定性和定量检测对于疾病诊断和治疗监测至关重要。然而，包括蛋白质错误折叠循环扩增法（PMCA）和酶联免疫吸附测定（ELISA）等方法在内的常用医疗免疫监测手段均需要大量的时间和人力消耗，且难以避免生物样品中PrP^C的干扰，故存在明显的局限性，不适合该类小分子蛋白的高通量、高灵敏度监测。

基于以上考虑，东南大学生物科学与医学工程学院的顾宁教授（点击查看介绍）团队构建了一种新型的“三明治”式表面等离激元（SPR）生物传感器监测体系，利用PrP^Sc独特的自组装特性，将标记了智能磁性探针的PrP^Sc在外加静磁场定向富集过程中组装成纳米颗粒——生物分子团簇（nanoparticle-organic clusters, NOCs），再通过SPR进行检测。

结果显示，经过处理样品的SPR检测信号达到原始信号的215倍，而传统的“三明治”检测体系只能达到原始信号的65倍。该系统针对PrP^Sc的最低检测限为1 E-4 ng/mL，远低于其他检测手段，同时其定量检测的浓度范围也远大于其他检测手段，为1 E-4 ~ 1 E5 ng/mL。另外，实验结果还证实，该检测体系具有很高的特异性和实际生物样品检测能力，检测结果受到样品中同时存在的其他生物小分子、蛋白（如BSA、PrP^C等）的影响较小。该方法有望通过改变磁性颗粒表面修饰的特异性适体分子，构建针对其他具有类似结构生物分子的高特异性和高灵敏度检测体系。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者和通讯作者为南京林业大学材料科学与工程学院的娄志超博士，共同通讯作者为东南大学生物科学与医学工程学院的顾宁教授。

该论文作者为：Zhichao Lou, He Han, Ming Zhou, Jinfeng Wan, Qian Sun, Xiaoyan Zhou, Ning Gu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Fabrication of Magnetic Conjugation Clusters via Intermolecular Assembling for Ultrasensitive Surface Plasmon Resonance (SPR) Detection in a Wide Range of Concentrations

Anal. Chem., 2017, 89, 13472, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03768

娄志超博士简介

娄志超，南京林业大学材料科学与工程讲师；2015年于南京航空航天大学取得博士学位，2016年2月起就职于南京林业大学，2017年3月至今在东南大学生物材料与器件重点实验室开展博士后工作，合作导师为顾宁教授。

娄志超的研究领域包括生物/纳米界面的物理化学性质以及磁性生物质材料的制备和功能化应用。相关论文发表在Journal of the American Chemical Society、Advanced Materials、Analytical Chemistry、Science China Materials、ACS sustainable Chemistry & Engineering、Colloids and Surface B: Biointerfaces 等SCI期刊共25篇。

顾宁

http://www.x-mol.com/university/faculty/49536

娄志超

http://www.x-mol.com/university/faculty/49535