双极性二氧化硅纳米通道阵列限域电化学发光用于SARS-CoV-2抗体的超灵敏检测

新型冠状病毒（SARS-CoV-2，简称新冠病毒）导致的新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）给人类健康和生活带来了严重影响。新冠病毒的快速变异以及无症状感染的出现，引发了新冠病毒在世界范围内的指数式传播，世界卫生组织将新冠肺炎疫情称为全球大流行。为此，COVID-19疫苗被快速研发并在全球范围内推行。监测体内的SARS-CoV-2抗体不仅可以监测接种者动态体液反应和进一步评估疫苗的有效性，还可以快速确定SARS-CoV-2感染史。因此，迫切需要构建一种快速、有效的检测方法来确定接种者或病人体内的SARS-CoV-2抗体含量。近日，国际权威专业期刊Biosensors and Bioelectronics 在线发表研究论文，报道了一种新型双极性二氧化硅纳米通道阵列限域电化学发光（ECL）免疫传感器，实现对SARS-CoV-2抗体的快速、超灵敏定量检测。

研究者制备了一种表面带相反电荷的双极性二氧化硅纳米通道阵列（bp-SNA）薄膜修饰电极，通过双重静电力实现了对正电性的三联吡啶钌（Ru(bpy)₃²⁺）发光体的稳定限域。如图1所示，bp-SNA是由负电性和正电性的内外双层二氧化硅纳米通道阵列薄膜组成，构成“静电锁”。限域到内层通道的Ru(bpy)₃²⁺阳离子ECL探针可同时受到内层通道的静电吸引和外层通道的静电排斥作用，双重静电力保障了探针在电极表面纳米空间限域的稳定性。这种具有不对称表面电荷的双极纳米通道阵列薄膜可以通过电化学辅助自组装（EASA）方法简单快速的制备。

图1. (a) 双极性二氧化硅纳米通道阵列限域发光体构建“静电锁”的制备流程示意图。(b) ECL测试装置。图片来源：Biosens. Bioelectron.

以戊二醛为交联剂在bp-SNA外表面固定链霉亲和素，进一步结合生物素标记的SARS-CoV-2 IgG抗原，BSA封闭非特异性位点，最终构建了具有特异性识别作用的ECL传感界面（图2）。如图3所示，ECL信号强度与SARS-CoV-2 IgG抗体浓度呈负相关，线性范围为5 pg/mL至1 μg/mL，检出限为2.9 pg/mL，远低于COVID-19患者血清（20~40 μg/mL）和唾液（0.2~0.5 μg/mL）中SARS-CoV-2 IgG的浓度。此外，该传感器具有优异的选择性、可重复性与长期稳定性。采用加标回收法，将该ECL传感器用于人血清中SARS-CoV-2 IgG抗体的检测，回收率为96.3～105%，证明了所构筑的传感器在实际样品分析中的应用潜力。

图2. 用于SARS-CoV-2 IgG检测的ECL免疫传感器的制备示意图。图片来源：Biosens. Bioelectron.

图3. （a）SARS-CoV-2 IgG的检测图。（b）抗干扰性研究。（c）重复性研究。（d）稳定性研究。图片来源：Biosens. Bioelectron.

该团队以bp-SNA作为ECL发光体的静电纳米笼，开发了一种稳定限域的固态ECL传感平台，用于快速定量检测SARS-CoV-2 IgG抗体。这种探针一体化的ECL免疫传感平台制备过程简单、经济、稳定性好，灵敏度高，为开发新型固态探针传感器提供了新思路。此外，通过简单改变bp-SNA表面的识别配体，可以拓展对不同生物标志物的免疫检测，以满足不同分析目标的需求，具有一定的普适性。

该文章的第一作者是浙江理工大学硕士研究生龚佳伟和浙江大学医学院附属杭州市第一人民医院博士后张同同。浙江理工大学理学院化学系刘吉洋副教授、晏菲副教授和广西医科大学附属肿瘤医院唐卫中教授为共同通讯作者。浙江大学基础医学院/附属第二医院陈伟教授与浙江大学医学院附属第一医院胡炜特聘研究员为本研究提供了SARS-CoV-2抗体和抗原的宝贵资源和技术支持。该工作还得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和广西重点研发计划等项目的资金支持。

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）：

Bipolar silica nanochannel array confined electrochemiluminescence for ultrasensitive detection of SARS-CoV-2 antibody

Jiawei Gong, Tongtong Zhang, Tao Luo, Xuan Luo, Fei Yan, Weizhong Tang, Jiyang Liu

Biosens. Bioelectron., 2022, 215, 114563, DOI: 10.1016/j.bios.2022.114563