《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Antibody Orientation Drives Sensitivity in SARS-CoV-2 Detection Using Dynamic Light Scattering Biosensors
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本研究探究分子交联剂长度对抗体定向、表面覆盖及SARS-CoV-2检测传感器的灵敏度影响，采用不同长度的烷基硫醇交联剂（MPA、MHA、MUA）修饰53nm金纳米颗粒，结合ATR-FTIR、UV-Vis及DLS分析，发现MUA交联剂使抗体定向更优，表面覆盖度更高，检测限分别为2.96ng/mL和1.8×103 PFU/mL，为DLS传感器开发提供新思路。
卡米尔·C·德梅洛（Camille C. de Mello）|达耶妮·L·达马托（Dayenny L. D'Amato）|伊莎贝拉·A·A·贝萨（Isabela A.A. Bessa）|玛丽安娜·C·德奥利维拉（Mariana C. de Oliveira）|米凯莉·O·B·索萨（Mikaelly O.B. Sousa）|朱莉安娜·G·丰塞卡（Juliana G. Fonseca）|路易斯·爱德华多·R·达库尼亚（Luís Eduardo R. da Cunha）|克劳迪奥·C·西尔内-桑托斯（Claudio C. Cirne-Santos）|伊莎贝尔·C·努内斯·德帕伊桑（Izabel C. Nunes de P. Paix?o）|卡罗琳·德S·巴罗斯（Caroline de S. Barros）|卡罗琳·B·P·利吉耶罗（Carolina B.P. Ligiero）|塞莉亚·M·罗孔基（Célia M. Ronconi）
巴西里约热内卢联邦大学（Universidade Federal Fluminense, UFF）无机化学系，Do Valonguinho校区，Outeiro de S?o Jo?o Batista，S/n，Niterói，RJ 24020-141
摘要
基于纳米粒子的生物传感器的性能在很大程度上取决于固定抗体的方向和密度，然而这些参数在基于动态光散射（DLS）的平台上仍被忽视。本研究探讨了分子交联剂的长度如何影响抗体的方向、表面覆盖率以及生物传感器对SARS-CoV-2的检测灵敏度。通过使用刺突蛋白（S Ptn）和完整的病毒颗粒作为目标，评估了交联剂间隔长度对53纳米金纳米粒子（AuNPs）与多克隆抗体（pAb）功能化后的分析性能的影响。生物传感器使用了不同长度的羧酸末端烷硫醇交联剂制备——3-巯基丙酸（MPA）、6-巯基己酸（MHA）和11-巯基十一酸（MUA），并通过衰减全反射傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱和紫外-可见光（UV–Vis）光谱进行了表征。DLS用于监测人工唾液中抗原结合时流体动力学直径（ΔDH）的变化。通过二级结构分析和Hill模型的数学拟合来评估结构效应和结合协同性。MUA功能化的生物传感器表现出最佳性能，S Ptn的ΔDH变化达到115.2纳米，病毒的ΔDH变化达到77.76纳米，相应的检测限分别为2.96 ng/mL和1.8 × 103 PFU/mL。这些改进与抗体更紧密的堆积和更有利的端向排列有关。病毒检测中的Hill系数为2.82，表明存在正向协同结合行为。本研究加深了我们对纳米结构表面上抗体-抗原相互作用的理解，并为开发更有效的基于DLS的生物传感器提供了指导。
章节摘录
引言
高传染性的SARS-CoV-2冠状病毒已在全球造成超过7.77亿例感染和700多万例死亡。[1] 尽管进行了大规模疫苗接种——接种了超过137亿剂疫苗——COVID-19仍然是一个全球性的健康问题，世界卫生组织（WHO）继续倡导有效的监测和早期检测策略。[2] 开发高度敏感和快速的抗原检测测试仍然至关重要，
材料与方法
本研究中使用的化学试剂均来自Sigma-Aldrich，按收到时的状态使用：3-巯基丙酸（MPA，99%）、6-巯基己酸（MHA，90%）、11-巯基十一酸（MUA，95%）、氯金酸（HAuCl?，99.995%）、磷酸二钠（Na2HPO4，99%）、N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC，98%）、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS，98%）、聚（4-苯乙烯磺酸钠）（PSS，70 kDa）、氯化钠（NaCl，99.5%）和柠檬酸钠二水合物（99%）。
结果与讨论
在制备生物传感器时，首先合成了AuNPs（详见第1.1节），然后用交联剂进行功能化，随后通过EDC/NHS偶联方法与多克隆抗S抗体（pAb）结合。[13]，[21]，[25] 表1展示了交联剂功能化和pAb结合前后AuNPs的流体动力学直径（DH）、多分散性指数（PDI）、ζ电位值和等离子体带位置。
结论
总之，本研究提供了关于抗体方向和交联剂工程如何影响基于DLS的生物传感器性能的新见解。通过系统地评估三种不同链长的烷硫醇交联剂（MPA、MHA和MUA），我们发现较长的间隔物——特别是MUA——促进了抗体的更好排列（“端向”）和更高的表面覆盖率。在检测SARS-CoV-2刺突蛋白时，这种优化导致ΔDH显著增大
资金来源
本工作得到了高等教育人员协调委员会（CAPES，拨款88881.657699/2021-01、88887.657698/2021-00，财务代码001）、里约热内卢州卡洛斯·查加斯·菲略研究支持基金会（FAPERJ，拨款E-26/211.121/2021、E-26/210.686/2021、E-26/206.071/2022、E-26/203.930/2022和E-26/200.418/2023）以及国家科学技术发展委员会（CNPq，拨款315401/2023-0）的支持。
关于写作中生成式AI和AI辅助技术的声明
作者在准备本工作时使用了ChatGPT（GPT-5，OpenAI）等人工智能工具来改进英语语法、清晰度和流畅性。作者审查并编辑了该工具生成的内容，并对最终发表的内容负全责。
补充数据
包括金纳米粒子的表征数据（如DLS测量结果、UV–Vis光谱和额外的扫描电子显微镜图像）。生物缀合物的数据包括估计的大小、生物缀合合成过程的示意图以及储存条件下的生物传感器稳定性。还包含了交联剂和生物缀合物的FTIR分析结果，以及蛋白质定量方法和校准曲线。这些详细信息可在数据简报文章中找到：CRediT作者贡献声明
塞莉亚·马查多·罗孔基（Célia Machado Ronconi）：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、项目管理、数据分析、概念化。卡米尔·卡瓦略·梅洛（Camille Carvalho Mello）：撰写——初稿、方法学研究、数据分析、数据管理。伊莎贝拉·A·A·贝萨（Isabela A. A. Bessa）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、数据管理。达耶妮·路易丝·达马托（Dayenny Louise D'Amato）：研究、数据管理。米凯莉·奥利维拉·巴蒂斯塔·德索萨（Mikaelly Oliveira Batista de Sousa）：撰写——初稿。克劳迪奥·C·西尔内（Claudio C. Cirne）：
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：塞莉亚·马查多·罗孔基表示获得了高等教育人员协调委员会（CAPES）的财务支持；塞莉亚·马查多·罗孔基表示获得了里约热内卢州卡洛斯·查加斯·菲略研究支持基金会的财务支持；塞莉亚·马查多·罗孔基表示获得了国家科学技术发展委员会（CNPq）的财务支持
