超灵敏生物传感器的分子结合寿命分布的双参数建模

《Journal of Analysis and Testing》：Dual-Parameter Modeling of Molecular Binding Lifetime Distribution for Ultrasensitive Biosensors

单分子传感技术通过双参数寿命分布模型有效区分非特异性与特异性结合事件，结合金纳米颗粒标记和等离子体散射显微镜实现飞摩尔级检测限，为低丰度生物标志物检测提供新方案。

　　

摘要

分析单分子结合动力学是减少生物传感器中非特异性结合干扰的有效方法。本文提出了一种双参数寿命分布建模方法，用于准确检测单分子传感器中的特异性结合信号。通过使用金纳米粒子标记的夹心测定法和低亲和力探针，对微RNA的动态单分子传感进行了概念验证。在该测定中，利用大视野等离子体散射显微镜记录了单分子结合过程，并量化了其寿命分布。通过使用两个不同的指数衰减常数来拟合寿命分布，从而获得了关于非特异性结合和特异性结合事件及其解离速率的准确信息。我们在模拟和实验中均表明，通过建立针对不同分析物浓度的特异性结合事件数量与检测结果之间的校准曲线，可以实现飞摩尔级别的超低检测限。这种高灵敏度方法有望用于检测疾病诊断中低丰度的生物标志物。