Nat Biomed Eng：研究开发新型快速SARS-CoV-2测试，基于新型等离子体荧光体生物标记技术！
来源：本站原创 2020-05-04 15:29
2020年5月4日讯 /生物谷BIOON /——圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师们已经收到了联邦政府的资金，用于使用一种新开发的技术进行COVID-19快速测试。机械工程和材料科学教授Srikanth Singamaneni和他的团队开发了一种基于超亮荧光纳米探针的快速、高灵敏度和精确的生物传感器，该传感器具有广泛应用的潜力。这种被称为等离子
2020年5月4日讯 /生物谷BIOON /——圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师们已经收到了联邦政府的资金，用于使用一种新开发的技术进行COVID-19快速测试。机械工程和材料科学教授Srikanth Singamaneni和他的团队开发了一种基于超亮荧光纳米探针的快速、高灵敏度和精确的生物传感器，该传感器具有广泛应用的潜力。
这种被称为等离子体荧光体的超荧光纳米探针也可以在资源有限的情况下发挥作用，因为它只需要更少的复杂仪器就可以读取结果。
图片来源：Washington University in St. Louis
Singamaneni认为他们的等离子体荧光体生物传感器将比传统的SARS-CoV-2抗体检测方法灵敏100倍。提高敏感性将使临床医生和研究人员更容易发现阳性病例，并减少假阴性的机会。等离子体荧光体的工作原理是将荧光信号与背景噪声的比值增大。想象一下在一个阳光明媚的日子里在外面捉萤火虫。你可能会捕到一两个，但在耀眼的阳光下，那些小虫子很难被发现。但如果这些萤火虫的亮度和大功率手电筒差不多呢？等离子体荧光体有效地提高了荧光标签的亮度，用于各种生物传感和生物成像方法。除了COVID-19检测，它还有可能被用于诊断--例如，通过测量血液或尿液样本中相关分子的水平来诊断一个人是否患有心脏病。
使用等离子体荧光体，它是由涂有传统染料的金纳米粒子组成的，研究人员已经能够获得比传统染料高6700倍的荧光纳米标记，这可能有助于早期诊断。利用这种纳米标签作为超亮"手电筒"，他们展示了如何在生物液体甚至细胞分子中发现极少量的目标生物分子。这项研究发表在4月20日的Nature Biomedical Engineering杂志上。
金纳米颗粒可以作为灯塔
在生物医学研究和临床实验室中，荧光被用作一种标记，用来精确地观察和跟踪目标生物分子。这是一个非常有用的工具，但并不完美。Singamaneni说："在很多情况下，荧光强度不够强烈。"如果荧光信号不够强，就无法在背景信号中脱颖而出，就像萤火虫无法在耀眼的阳光中脱颖而出一样，研究人员可能会错过一些不那么丰富但却很重要的东西。
"提高纳米标签的亮度极具挑战性，"该论文的第一作者Jingyi Luan说。但在他们的体系里，可以这么说，位于等离子体荧光体中心的金纳米颗粒真正有效地把萤火虫变成了手电筒。金纳米颗粒就像天线一样，可以高效吸收和散射光线。高度集中的光线被注入纳米颗粒周围的荧光团。除了使光集中，纳米颗粒还加快了荧光团的发射速度。综上所述，这两种效应增加了荧光发射。
本质上，每个荧光团变成了一个更有效的标记，200个荧光团围绕在纳米颗粒周围，发出相当于6700个荧光团的信号。
除了检测少量的分子外，使用等离子体荧光体传感器还可以缩短检测时间，因为更亮的信标意味着只需要捕获更少的蛋白就可以确定它们的存在。
研究人员还发现，等离子体荧光体可以同时检测多种蛋白质。而在流式细胞术中，等离子体荧光体的增白剂作用使细胞表面的蛋白质测量更加精确和灵敏，这些蛋白质的信号可能被传统的荧光标记法掩盖在背景噪声中。
已经有其他的研究来增强荧光成像，但许多需要使用一个全新的工作流程和测量平台。等离子体荧光体体的优越性能，不仅大大增加灵敏度和减少传感时间，而且不需要对现有的实验室工具或技术做任何改变。
该技术已由华盛顿大学技术管理办公室授权给Auragent Bioscience LLC。Auragent正处于进一步开发和扩大商业化生产等离子体荧光体的过程中。（生物谷Bioon.com）
参考资料：
Ultrabright fluorescent nanoscale labels for the femtomolar detection of analytes with standard bioassays， Nature Biomedical Engineering (2020). DOI： 10.1038/s41551-020-0547-4
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