关注磁性纳米颗粒表面与功能基团之间的间隔：用于生物介质中高特异性磁性蛋白质检测的研究

基于磁读出的检测方法与未经处理的生物样本相兼容，因为未结合的背景分子不会干扰磁信号。然而，这类方法的特异性较差，且磁性纳米颗粒（MNPs）在复杂生物介质中易发生团簇化，阻碍了其真正的发展。在此，我们证明，通过利用超高密度双链DNA调控定制磁性纳米颗粒外周功能基团的空间组织方式，可以实现高效的抗体偶联，并确保抗体对抗原具有良好的可及性。我们将MNPs标记抗S蛋白中和性IgG抗体后，利用磁性颗粒谱仪，以无洗涤方式在不到五分钟内实现了对SARS-CoV-2刺突蛋白S1亚基的检测，检测浓度达到nM范围。将我们的IgG标记MNPs与DMEM细胞培养基（含10%–20% FBS血清）混合后，我们能够以一锅法、高特异性地检测S1蛋白。研究结果表明，MNPs表面具有超高密度的双链DNA壳层时，蛋白质不可逆结合于颗粒表面的熵代价较高，因此能够在DNA壳层上形成动态蛋白冠，并被具有高亲和力的S1蛋白所置换。当使用非功能化双链DNA将叠氮基团置于靠近MNPs的位置时，抗体偶联效率会降低至不足以检测S1蛋白的程度。本研究强调了在纳米尺度上调控磁性纳米颗粒功能基团空间组织方式对于在生物复杂介质中实现高特异性检测的重要性。

基于磁读出的检测方法能够兼容未经处理的生物样本，因为未结合的背景分子不会干扰磁信号。然而，其特异性较差，以及磁性纳米颗粒（MNPs）在复杂生物介质中易发生团聚，是真正阻碍其进一步发展的挑战。在此，我们证明，通过利用超高密度双链DNA，对定制磁性纳米颗粒外周表面功能基团的空间组织进行调控，可实现高效的抗体偶联，并使抗体对抗原具有良好的可及性。通过将MNPs标记抗S蛋白中和性IgG抗体，我们展示了利用磁性颗粒谱仪，以无洗涤方式在不到五分钟内检测SARS-CoV-2刺突蛋白S1亚基的能力，检测浓度范围达到nM水平。将我们制备的IgG标记MNPs与DMEM细胞培养基（含10–20% FBS血清）混合后，我们能够以一锅法高特异性地检测S1蛋白。结果表明，MNPs表面的超高密度dsDNA壳层提高了蛋白质不可逆结合至颗粒表面的熵代价，从而允许在DNA壳层上形成动态蛋白冠；该蛋白冠可被具有高亲和力的S1蛋白所置换。当利用非功能化dsDNA将叠氮基团置于靠近MNPs的位置时，抗体偶联效率降低，达不到检测S1蛋白所需的水平。本研究凸显了在磁性纳米颗粒纳米尺度上对功能基团进行空间组织，对于在生物学复杂介质中实现高特异性检测的重要性。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.29.747976v1?rss=1

🏷️ 磁性纳米颗粒 生物传感器 SARS-CoV-2检测 蛋白质检测 抗体偶联 复杂生物介质