可快速、灵敏、多重检测新冠病毒的电化学生物传感器阵列

2022-6-22 10:31| 编辑: 归去来兮| 查看: 1423| 评论: 0|来源: IVD分享库 | 作者：Bin仔

摘要: N蛋白是新冠病毒最丰富的结构蛋白，并且它显示出很强的免疫原性，通常作为新冠病毒检测的生物标志物。

近日，期刊Chemical Communications (2020年影响因子：6.222，五年影响因子：6.008)在线刊登苏州系统医学研究所张连军研究团队联合瑞士苏黎世联邦理工学院王京研究团队的研究成果(Rapid and sensitive multiplex detection of COVID-19 antigens and antibody using electrochemical immunosensor-/aptasensor-enabled biochips), 详细报道了可快速、灵敏、多重检测新冠病毒抗原和抗体的电化学生物传感器阵列。

新冠病毒抗原检测的主要生物标记物是尖峰蛋白(S)和核衣壳蛋白(N)，S蛋白包含两个亚基—S1和S2。S1蛋白包含一个独特的受体结合域(SRBD)，可与人血管紧张素转换酶2(ACE2)特异性相互作用，进一步介导宿主细胞识别。SRBD是开发新冠病毒特异性识别传感探针的理想目标。N蛋白是新冠病毒最丰富的结构蛋白，并且它显示出很强的免疫原性，通常作为新冠病毒检测的生物标志物。

图1. 新型冠状病毒结构

下图所示为电化学生物传感器阵列的渲染图，其中包含多个独立的传感器。根据工作电极上包被生物标记物的不同，传感器分为电化学免疫传感器-electrochemical immunosensor和电化学核酸适配体传感器-electrochemical aptasensor。

图2. 可多重检测新冠病毒S蛋白、N蛋白及IgG抗体的电化学生物传感器阵列方案

对于电化学免疫传感器，选择新冠病毒S1-IgG抗体和S1蛋白作为传感器识别元件，分别识别拭子样本中的S1蛋白和血液样本中的S1-IgG抗体。

对于电化学核酸适配体传感器，通过SELEX方法筛选的两个S1蛋白特异性核酸适配体(RBD-Ap-1、RBD-Ap-2)和一个N蛋白特异性核酸适配体(N-Ap)，将其固定在传感器上，以捕获S1蛋白和N蛋白。

图3. （左）ELISA评估核酸适配体与新冠靶抗原的结合时间、最小自由能二级结构和核酸适配体的解离常数(Kd)；（右）核酸适配体的交叉反应性验证

一、电化学免疫传感器

Electrochemical immunosensor

将S1-IgG抗体和S1蛋白共价固定在金纳米颗粒丝网印刷电极(AuNP-SPE)表面，制备电化学免疫传感器。传感器表面修饰步骤如下：

1、在工作电极上滴加20μl 10 mM半胱胺（巯基乙胺，cysteamine）溶液以引入-NH2基团，孵育2小时后，使用PBS-T缓冲液（0.05% Tween 20溶于1×PBS溶液中，pH 7.4）进行表面清洗；

2、将20μl 2.5%戊二醛（在PBS-T缓冲液中制备）溶液滴加到工作电极表面，孵育15分钟后，使用PBS-T溶液清洗；

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