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研究内容
尽管传统的酶联免疫吸附试验（ELISA）已被广泛应用于病原体检测和临床诊断，但它总是存在程序复杂、培养时间长、灵敏度不令人满意和信号读数单一的问题。
中国石油大学（华东）曾景斌开发了一个简单、快速、超灵敏的双模病原体检测平台，该平台基于与毛细管ELISA（CLISA）平台集成的多功能纳米探针。新型捕获抗体修饰的毛细管可以作为拭子，将原位微量采样和检测程序结合起来，消除了传统ELISA分析中采样和检测之间的分离。具有优异的光热和过氧化物酶样活性Fe3O4@MoS2选择具有独特p-n异质结的纳米探针作为酶的替代物，并扩增信号标签来标记检测抗体，以进一步进行三明治免疫传感。在最佳条件下，基于该集成的纳米探针增强型CLISA平台，成功实现了对SARS CoV-2的特异性快速检测。光热法的检测限为5.41 pg·mL-1，目视比色法的检测极限为150 pg·mL-1。相关工作以“Multifunctional Nanoprobe-Amplified Enzyme-Linked Immunosorbent Assay on Capillary: A Universal Platform for Simple, Rapid, and Ultrasensitive Dual-Mode Pathogen Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。
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研究要点
要点1.作者将光滑的毛细管内部在被食人鱼溶液蚀刻后变成粗糙的内表面，SARS CoV-2和其他捕获抗体可以通过共价键修饰到氨基功能化的毛细管内表面。Fe3O4纳米粒子的MoS2壳层修饰不仅提高了过氧化物酶样活性，而且在近红外激光诱导下显示出显著增强的光热效应，从而建立了超灵敏的双模检测平台。然后，用特异性抗体功能化的Fe3O4@MoS2可以与毛细管捕获的SARS CoV-2结合，形成用于免疫测定的三明治结构，快速检测时间为几秒（光热模式）至几分钟（比色模式）。
要点2.优异的光热效应Fe3O4@MoS2与独立构建的光热检测器相结合，可以实现对SARS CoV-2的定量检测，检测限为62.7 pg·mL-1。同时，由于其优异的过氧化物酶样活性Fe3O4@MoS2，3，3′，5，5′四甲基联苯胺（TMB）被催化生成蓝色氧化TMB（o-TMB），其对SARS CoV-2的检测限为400 pg·mL-1。
要点3.为了避免假阴性结果，Fe3O4@MoS2探针可用于微量分析物的预富集，放大检测信号，提高免疫测定的灵敏度。在最佳条件下，基于该集成的纳米探针增强型CLISA平台，成功实现了对SARS CoV-2的特异性快速检测。光热法的检测限为5.41 pg·mL-1，目视比色法的检测极限为150 pg·mL-1。更重要的是，该简单、经济、便携的平台还可以扩展到快速检测实际样本中的其他目标，如金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌，使其成为后新冠肺炎时代多病原体分析和临床测试的通用且有吸引力的工具。
该工作为POCT和多种病原体的实时监测提供了一种快速、经济、友好的方法，有望用于临床诊断。
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研究图文
图1. 用于双模病原体检测的多功能纳米探针扩增CLISA平台的示意图。
图2.（a）Fe3O4和（b，c）Fe3O4@MoS2的TEM。（d）Fe3O4@MoS2的高分辨率TEM。（e）Fe3O4@MoS2的相应SAED。Fe3O4@MoS2的（f）STEM和（g）Fe、（h）O、（i）Mo和（j）S元素的EDS结果。（k）Fe3O4@MoS2的XPS。（l）Fe 2p、（m）Mo 3d和（n）S 2p的相应高分辨率XPS光谱。
图3.（a）Fe3O4@MoS2、Fe3O4和MoS2水溶液（100 μg·mL-1）在近红外激光（808 nm，1.60 W·cm-2）打开和关闭的情况下持续600 s的光热响应曲线。（b）Fe3O4@MoS2、Fe3O4和MoS2的线性时间数据vs -lnθ，它们是从图2a中光热曲线的冷却部分获得的。（c）Fe3O4@MoS2经过5次循环后的光热稳定性（浓度：100 μg·mL-1，激光功率密度：808 nm，1.6 W·cm-2）。（d）Fe3O4@MoS2水溶液在不同浓度和照射时间下的升温效应。（e）光热机制示意图（I：辐射跃迁，II：非辐射跃迁）。（f）Fe3O4@MoS2、Fe3O4和MoS2在TMB显色溶液中（pH＝4.00，TMB＝0.60 mM，H2O2＝2.50 mM）的紫外-可见光谱。（g）TA、TA+H2O2、TA+H2O2+MoS2、TA+H2O2+Fe3O4和TA+H2O2+Fe3O4@MoS2的荧光曲线。（h）芬顿反应发色的示意图。
图4. 实验参数的优化条件。
图5.（a）磁富集前和（b）磁富集后的ΔT与不同S蛋白浓度的光热图像和标准曲线。在富集之前或之后检测不同S蛋白浓度的比色测定的（c）照片和（d）灰度值。（e）使用其他病毒株进行光热测定的选择性测试。（f）真实样本中的检测平台的回收率。
图6. SARS-CoV-2 pseudovirus 的检测。
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文献详情
Multifunctional Nanoprobe-Amplified Enzyme-Linked Immunosorbent Assay on Capillary: A Universal Platform for Simple, Rapid, and Ultrasensitive Dual-Mode Pathogen Detection
Chunpeng Jiao, Wei Duan, Xian Wu, Yanxue Shang, Fangdou Zhang, Maosheng Zhang, Xi Chen, Jingbin Zeng,* Chaoyong Yang
Anal. Chem.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01375
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