基于硼酸亲和反应的动态光散射免疫传感器的构建及其在降钙素原和乳铁蛋白检测中的应用

降钙素原(Procalcitonin,PCT)是血清降钙素的一种前肽,被认为是诊断和管理细菌败血症的理想生物标志物,准确测定降钙素原在细菌性感染诊断中具有重要的意义。此前报道的大部分生物传感器都存在样本消耗量大的问题,导致较难应用于采血困难的患者,例如婴儿、老人和其他病情危重的患者。乳铁蛋白(Lactoferrin,Lf)是一种重要的营养强化剂,是奶粉中的明星营养素之一。快速、准确的定量检测奶粉中Lf含量是评价Lf强化奶粉质量的关键。然而,目前报道的Lf定量免疫分析方法大多存在样品预处理步骤繁琐、检测时间长等问题,不能满足奶粉中Lf快速检测的需求。动态光散射(Dynamic light scattering,DLS)是一种用于测量颗粒粒径和粒径分布的常用光学技术。基于抗原抗体的DLS免疫传感器由于抗原与抗体的结合亲和力有限,检测蛋白质的灵敏度通常hepatic haemangioma在ng/m L水平,难以满足微量目标物检测的需求,且该反应通常需要一对完全匹配的抗体。相反,硼酸亲和材料对含顺式二醇的化合物(如糖蛋白)表现出更高的结合亲和力(因为硼酸配体可以共价结合顺式二醇形成五元或六元环状酯)。PCT和Lf都是糖蛋白物质,均含有顺式二醇结构。本研究提出了一种基于硼酸亲和识别(Boronate affinity recognition,BAR)提高DLS生物传感器检测灵敏度的新策略,以实现PCT和Lf的超灵敏检测。在该生物传感系统中,以单克隆抗体修饰的磁性纳米颗粒(MNP@mAb)为探针,从样本中捕获目标物分子形成免疫复合物;以多价苯基硼酸标记的牛血清白蛋白(BSA@PBA)为“脚手架”,引发免疫复合物的聚集,从而导致MNP@mAb水化粒径(D_H)的增加。由于硼酸基团与糖蛋白上顺式二醇反应形成共价键,因此该方法检测PCT和LfVX-445具有更高的灵敏度。在最优检测条件下,该方法对PCT的检出限(Limit of detection,LOD)为0.03 pg/m L,线性范围为0.035 pg/m L-250pg/m L,回归方程为ΔD_H=6.985ln(C_(PCT))+24.789(R~2=0.989);实际血清加标回收实验结果显示,该方法批内和批间检测平均回收率为96.08%-117.6MRTX1133采购3%,变异系数(CV)介于2.93%-14.96%。对Lf的检出限为1.36 ng/m L,线性范围为1-10000 ng/m L,回归方程为y=7.4199ln(x)+142.85(R~2=0.96);实际奶粉加标回收实验结果显示,批内和批间的平均回收率为90.13%-108.64%,CV值范围为5.03%-14.83%。以上结果表明该方法检测实际样本中的糖蛋白具有较好的准确度和精确度。同时,该DLS免疫传感器对实际样本中PCT和Lf具有较高的特异性。此外,该反应总体检测总时间约15 min,样品需求量仅需1μL。进一步将该方法的检测结果与其他商业化免疫分析试剂盒相对比,如化学发光免疫(Chemiluminescence immunoassay,CLIA)试剂盒和酶联免疫(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)试剂盒,两者的结果具有良好的一致性。总之,本研究提出以苯硼酸作为抗体替代物检测糖蛋白,克服了传统夹心免疫分析方法检测糖蛋白时需要匹配抗体的缺陷,同时极大地提高了免疫分析方法的灵敏度,缩短了检测时间。因此,这项工作为DLS生物传感器快速、超灵敏检测其他含顺式二醇结构的物质提供了一个简便通用的平台。