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利用SERS快速、灵敏地检测流感病毒

发布时间:2021-09-28 15:22:35 浏览量:3132 作者:Leaf

摘要

快速准确地识别流感病毒对于预防未来大流形病爆发非常重要。韩国Taejoon Kang教授使用表面增强拉曼散射(SERS)抗体探针开发

了一种简便灵敏的流感病毒检测方法。SERS抗体探针可以通过混合Au纳米颗粒、金结合肽-蛋白G和抗体简易制备,无需复杂的化学或

生物反应。它们还保留了抗体与流感A/CA/07/2009 (pH1N1)相互作用的最佳构象,使我们能够灵敏地、有选择性地检测pH1N1.这个

方法提供的检测限为4.1 ×103TCID/ml,对pH1N1具有高度选择性。

正文


金属胶体纳米颗粒由于稳定性高、大小可调、光学性能独特和生物相容性被广泛用于超灵敏检测探针,尤其在SERS中,分子的拉曼

号增加108。基于SERS的实验有单分子水平灵敏度、分子特异性和减少光漂白的优势。许多基于纳米颗粒的金属探针被用来检

DNA,RNA,蛋白质,病原体,癌细胞和化学物质,然而很少有报道使用SERS探针直接检测病毒。


本文报道了通过SERS抗体探针简便灵敏地检测流感病毒。通过免疫反应将流感A/CA/07/2009 (pH1N1)捕获到基底上,然后应用SERS

抗体探针。在探针Ag增强下,通过SERS检测到了低浓度的pH1N1,并且将pH1N1和其他类型流感病毒区分开来。这个方法有明显的优

势。首先,SERS抗体探针可以通过混合Au纳米颗粒、金结合肽-蛋白G和抗体制备,不需要复杂的化学或生物反应。第二,蛋白质-G抗

体保留了与流感A/CA/07/2009 (pH1N1)相互作用的最优构象,因此和随意标记的抗体相比可以有效检测。第三,通过Ag增强和SERS

测试可以灵敏和定量检测pH1N1。

图1  SERS抗体探针检测流感病毒示意图


使用 SERS 抗体探针的流感病毒检测方法如图 1 所示。捕获底物是通过将蛋白 G 和羧化玻璃底物通过酰胺键偶联,然后用抗 pH1N1 

的多克隆抗体处理来制备的。 BSA 用于防止非特异性结合。 为了检测 pH1N1,将含有 pH1N1 的溶液滴在捕获基底上,并应用 

SERS 抗体探针,然后使用Ag增强剂溶液增强探针。只有在 pH1N1 存在的情况下,SERS 抗体探针才能被下拉到基板上,并且在 Ag 

增强后获得强烈的 SERS 信号。


图2(A) 使用 SERS 抗体探针的在不同浓度(空白、103、104、105、106 和 107 TCID/mL)下的流感病毒检测结果 (B) 1643 cm -1 的 SERS 强度与流感病毒浓度的关系图。 蓝线显示线性拟合线。 数据代表十次测量的平均值加标准偏差。


本文研究了来自捕获基底上的探针的 pH1N1 浓度依赖性 SERS 信号。 pH1N1溶液按1/10系列稀释制备,制备空白溶液作为对照。

 如图 2A 所示,SERS 信号随着 pH1N1 浓度的增加而增强。通过绘制 1643 cm- 1 带的强度作为 pH1N1 浓度的函数来进一步分析该

结果(图 2B)。 SERS 信号强度在 103 至 107 TCID/mL 的浓度范围内线性增加,从而实现 pH1N1 的定量检测。估计该方法的检测

限为4.1 ×103 TCID/mL (65 ng mL- 1)。基于 PCR 的检测显示检测限为102 TCID/mL 水平, 与之前报道的免疫测定法相比,本方法

具有更低的检测限和更宽的动态范围。


图3 (A) 分别在 pH1N1、H3N2、H5N2 和 IBV 存在下 RBITC 的 SERS 光谱。 

(B) 1643 cm -1 处的 SERS 强度与流感病毒的类型。 

(C) 在 (A) 中获得 SERS 光谱基底的 SEM 图像


为了验证该方法的选择性,测试了四种不同类型的流感病毒(pH1N1、H3N2、H5N2 和 IBV)。每种病毒的浓度为 107 TCID/mL。

图3A显示了在四种流感病毒存在下探针的SERS光谱。 仅在存在 pH1N1 时观察到强信号,而在存在 H3N2、H5N2 和 IBV 时观察到

弱信号。 1643 cm-1 条带强度图更清楚地证实了该方法对 pH1N1 的特异性(图 3B)。 图 3C 中的 SEM 图像还表明,许多放大的探

针仅在 pH1N1 存在时才存在。 由于 SERS 抗体探针可以简单地用各种流感病毒特异性抗体进行修改,预计本方法将有助于识别流感

病毒类型。