早稻田大學/昆士蘭大學Yusuke?Yamauchi團隊ACS Nano:?當介孔來碰“磁”！超順磁介孔CoFeB負載Au用于抗體檢測

kongxy 8個月前 (02-09) 1049瀏覽

 

  • 導讀

介孔金屬材料由于其大的比表面積、豐富的活性位點、優良的導電性以及可調節的孔道結構受到了廣泛的關注和研究。特別的，Fe磁性非貴金屬（包括Fe，Co，Ni）納米材料由于其獨特的超順磁性能，常常與生物親和性的Au納米顆粒（NPs）相結合，廣泛應用于生物醫藥和檢測相關領域。

  • 成果掠影

近日，早稻田大學/昆士蘭大學Yusuke Yamauchi團隊通過表面活性劑自組裝的方法首次合成了形貌規整的介孔CoFeB，它以可以作為犧牲劑模板通過置換反應沉積Au?NPs。通過這種超順磁性(CoFeB)和生物親和性(Au)的獨特組合，所得到的Au-CoFeB被用于從血清樣本中直接捕獲并分離p53抗體。該方法具有檢測更為廣泛的臨床相關蛋白質生物標志物的潛力。近期，該研究成果以題為“Au-loaded Superparamagnetic Mesoporous Bimetallic CoFeB Nanovehicles for Sensitive Autoantibody Detection”發表在ACS Nano上。

  • 核心創新點
  • 該工作首次合成了具備開放型介孔結構的金屬態CoFeB，它可以通過置換反應輕松的調控Au NPs的尺寸和負載量。
  • 典型的Au-CoFeB樣品可用作從血漿樣品中快速分離出p53自身抗體。其檢測限遠遠低于傳統的p53-ELISA試劑盒和其他最近報道的磁性材料。
  • 數據概覽

圖1：Au-CoFeB MNs的合成示意圖

介孔Au-CoFeB的制備過程主要包括三個步驟（圖1）：（1）利用雙嵌段共聚物作為軟模板，自下而上地合成CoFeB；（2）通過在所制備的CoFeB分散液中滴加Au前驅體溶液沉積Au?NPs；（3）通過溶劑萃取法去除表面活性劑。由于Co/Fe的標準氧化還原電位原低于比[AuCl4]?/Au，Au離子在接觸到CoFeB表面的金屬態Co/Fe原子時會被迅速還原為Au NPs。所制備的Au-CoFeB可以使用外部磁鐵而快速的從溶液中進行分離（圖2）。

 

圖2：外部磁鐵將Au-CoFeB MNs快速地從溶液中進行分離。

圖3：?Au-CoFeB MNs的結構表征。

Au-CoFeB具備介孔形納米鏈狀和大量外部開放型介孔的均勻分散（圖3）。由于B在CoFe中的摻雜，CoFeB基體呈現出非晶態的結構特征，而Au?NPs呈現結晶態。CoFeB的介孔結構并沒有因為少量Au NPs的加入而遭到破壞。

圖4：?不同Au含量的可控合成及其對納米結構和組成的影響。

Au NPs的含量和顆粒大小可以輕松地通過調節Au前驅體的用量而實現。圖4中的掃描電鏡（SEM）顯示，隨著Au含量的增加，更多可見的Au?NPs隨之出現，但過量Au的引入會破壞CoFeB的介孔形貌，從而增加的體系的不均性。因此，作者們選取典型的中等含量Au?NPs（圖4c）用于檢測分析。隨著Au含量的改變，CoFeB中的原子排列仍然保持無序的非晶態結構（圖4f）。

圖5：?Au-CoFeB MNs的p53抗體檢測性能。

作者們設計并合成的磁性Au-CoFeB可以直接從患者樣本中分離p53自身抗體，不需要使用基于試劑盒的分離方案、離心或磁珠。基于Au NPs的強生物親和性，其可作為捕獲特定生物分子的活性中心，同時介孔CoFeB最初被用作Au的犧牲載體，可提供磁性操縱作用。TP53蛋白的突變作為臨床中檢測癌癥最關鍵的早期指標，在80%的癌變中都有發現，故作者們選擇p53作為檢測樣，結果顯示，陽性樣品的檢測電流要遠遠高于陰性樣品（圖5c）。對照實驗表明該方法在檢測血清樣本中p53自身抗體時具有令人滿意的特異性。

  • 成果啟示

本項工作提供了一個簡單可控的方法合成了具有開放型介孔的磁性CoFeB非晶合金，CoFeB作為一個理想的支架，可以通過置換反應很好地分散沉積Au納米粒子，所得的Au-CoFeB可用于分離患者樣本中的p53自身抗體，檢測限（LOD）為0.006 U/mL，比傳統的p53-ELISA試劑盒（LOD =~0.3 U/mL）低50倍。臨床數據顯示，所開發的p53自身抗體檢測試劑盒在卵巢癌患者樣本中的檢測信號遠遠高于良性和健康樣本。上述檢測方法提供了一個快速、廉價和便攜的平臺，可以通過改變功能化抗體來檢測其他臨床相關的蛋白質生物標志物，可用于其他癌癥或慢性疾病的檢測工作。

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原文網址：Yunqing Kang, Mostafa Kamal Masud, Carlos Salomon,?Toru Asahi, and Yusuke Yamauchi et al. Au-loaded Superparamagnetic Mesoporous Bimetallic CoFeB Nanovehicles for Sensitive Autoantibody Detection, ACS nano, 2023. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07694?

本文由作者供稿

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