近日，中國農業科學院上海獸醫研究所李濤研究員與華東師范大學張強教授、上海長征醫院王國棟教授合作，利用納米纖維素，開發了一種可用于耐藥基因、細菌病原體、病毒顆粒等多種生物安全風險因子快速、高通量檢測的彩色試紙條。相關研究成果發表在《ACS Nano》。

研究背景

現有的生物安全風險因子檢測試紙條技術，盡管實現了對多種靶標的同時檢測，提升了檢測效率和范圍，然而在實際應用中，這些試紙條產品仍存在一定缺陷。其中最為突出的問題包括多重可視化效果不佳，這使得檢測結果難以直觀、準確地解讀；此外，檢測靈敏度相對較低，對于一些低濃度的風險因子可能無法有效檢出，從而增加了漏檢的風險；再者，多數檢測試紙條對樣品制備的要求極為嚴格，復雜的預處理步驟不僅耗時耗力，還可能引入額外的誤差。

研究進展

本研究開發了一種制備彩色免疫探針的方法。首先使用簡便的方法來大規模、高質量地制備纖維素納米顆粒（Cellulose nanoparticles, CNPs）（圖1b），然后參照工業較為成熟的印染技術，將多種活性染料共價連接到CNPs的表面（dyed CNPs, dCNPs）（圖1c和d），最后將其表面包裹一層聚多巴胺涂層使其可以與生物受體相結合（polydopamine-coated dCNPs, dCNPs@P）（圖1a）。該免疫探針可以在試紙條上通過免疫反應顯現不同顏色的條帶（圖1e），并且可以在兩分鐘內同時的對三種待檢物進行定性分析（圖1f）。根據顯色區域的SEM圖片可以觀察到dCNPs@P納米顆粒被吸附在了包被相應抗體的醋酸纖維素的表面（圖1g）。

圖1 彩色dCNPs@P探針制備

使用競爭法和夾心法來驗證dCNP@P作為免疫探針的效果（圖2a和f）。dCNP@P法在競爭法檢測毒素DON時展現出了優秀的特異性（圖2b），在1-5 ng/mL的區間有著良好的線性關系（圖2c）。在同時檢測多種毒素的情況依然能保持良好的線性區間（圖2d）。在毒素隨機組合樣品的多重檢測中，展示出了比單一色系的膠體金更優秀的可視化展示效果（圖2e）。在夾心法中，同時檢測CRP與SAA兩種炎癥指標可用于鑒定患者的感染類型（圖2g）。與膠體金法相比，dCNP@P檢測擁有更高的檢測靈敏度。同時由于PDA涂層的存在，使其還具有光熱轉換效果，可進一步的提升檢測靈敏度（圖2h）。

圖2 彩色dCNPs@P檢測效果。

項目資助

華東師范大學博士研究生田逸塵為第一作者，上海獸醫研究所李濤研究員、華東師范大學張強研究員、上海長征醫院王國棟教授為共同通訊作者，本項目受到國家自然基金資助。

來源：生命科學前沿

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