基于亲和肽磁控微马达的SARS-CoV-2刺突蛋白超灵敏快速定量新方法

《Biosensors and Bioelectronics》：Affinity Peptide-Based Magnetic Micromotors for Rapid, Selective, Ultra-Sensitive, and Reliable Quantification of SARS-CoV-2 Spike Protein in Microliter-Scale Nasopharyngeal and Plasma Samples from Infected Patients

本刊推荐：为解决呼吸道病毒快速诊断难题，研究人员开发了一种基于磁性MoS2/Ni微马达的"飞行中"OFF-ON荧光检测方法。该技术通过RBD特异性肽功能化微马达，在1分钟内实现1μL样本中SARS-CoV-2刺突蛋白的pg/mL级检测，与医院标准检测结果高度一致，为呼吸道感染诊断提供了新途径。

　　

在全球抗击COVID-19疫情的背景下，病毒检测技术的创新成为防控工作的关键环节。呼吸道病毒传播速度快，无症状感染者比例高，给传统检测方法带来巨大挑战。目前主流的逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）虽然灵敏度高，但需要专业设备、耗时长且成本较高；而侧向流动免疫分析法（LFIA）虽快速简便，其灵敏度相对较低，假阴性率较高。这种检测技术上的瓶颈在冬季呼吸道疾病高发期尤为突出，亟需开发新型快速、灵敏的诊断工具。

正是在这样的背景下，阿尔卡拉大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》上发表了一项创新研究，他们开发了一种基于磁性微马达技术的新型检测平台，能够在极短时间内对SARS-CoV-2病毒进行超灵敏检测。这项技术的核心在于将纳米材料科学与生物传感技术巧妙结合，为病毒检测提供了全新思路。

研究人员采用的关键技术方法包括：模板辅助电合成法制备MoS₂/Ni管状微马达，罗丹明B标记亲和肽的功能化修饰，电磁控制系统实现微马达的精确运动控制，以及荧光显微镜定量分析。研究使用的临床样本来自西班牙两家医院的确诊患者，包括7例血浆样本和6例鼻咽样本，所有样本均经过RT-PCR验证。

微马达表征与运动控制

通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析证实微马达成功合成，呈管状结构，长度约10μm，直径2μm。能量色散X射线（EDX）图谱显示Mo、S、Ni元素分布均匀。电磁控制系统可实现微马达的旋转和线性运动，在鼻咽和血浆样本中均能保持有效运动，速度为27-41μm/s。

亲和肽负载优化

系统优化了肽浓度（200μg/mL）、孵化时间（60分钟）和微马达数量（357个/μL）等参数。Zeta电位测量表明肽与微马达通过弱静电和疏水相互作用结合，而与靶蛋白结合后发生解吸。

分析性能评估

该方法在0.006-50 ng/mL范围内呈良好线性，检测限（LOD）低至1.8 pg/mL，定量限（LOQ）为6.0 pg/mL。对50 ng/mL目标蛋白的重复性测试显示相对标准偏差为14%。选择性实验表明该方法对刺突蛋白S2亚基和核衣壳（N）蛋白无交叉反应。

临床样本验证

在鼻咽样本检测中，蛋白S浓度与RT-PCR的Ct值呈负相关，高病毒载量样本显示更高蛋白浓度。血浆样本检测结果与数字PCR测定的N1拷贝数和抗刺突蛋白抗体浓度具有良好一致性，两名院内死亡患者的蛋白S浓度显著高于其他患者。

稳定性分析

功能化微马达在6天内信号下降约50%，14天后完全失效，主要原因是肽从MoS₂表面解吸或降解，提示需要改进保存条件。

该研究的创新之处在于将微马达运动增强的混合效应与特异性生物识别相结合，实现了在微升级样本中的快速、超灵敏检测。与传统方法相比，该技术将检测时间从数小时缩短至1分钟，样本量减少至1μL，同时保持了优异的灵敏度和特异性。

然而，研究也存在一定局限性，主要是功能化微马达的稳定性有限，这为后续技术改进指明了方向。研究人员建议通过优化肽标记化学、改进储存条件或探索冻干保存等策略来提高稳定性。

这项技术不仅适用于SARS-CoV-2检测，其设计理念和方法学框架可扩展至其他呼吸道病毒的诊断，为未来应对新发传染病提供了技术储备。随着便携式检测设备的进一步发展，这种基于微马达的检测平台有望在基层医疗机构、机场、学校等场所发挥重要作用，实现传染病的早期预警和快速响应。

从更广阔的视角看，这项研究代表了分析化学与纳米技术交叉融合的最新进展，展示了微纳马达在生物医学检测中的巨大潜力。随着材料科学、微流控技术和便携设备的不断发展，这类动态传感平台有望重塑未来疾病诊断的技术范式，为精准医疗和公共卫生防控提供强大工具。