免疫層析分析方法(ICA)因其操作簡(jiǎn)便、快速、靈敏度和選擇性好、操作成本低，在臨床診斷、食品安全、藥物濫用、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，嚴(yán)重的基質(zhì)干擾和微弱的輸出信號(hào)是ICA實(shí)現(xiàn)精確和超靈敏檢測(cè)面臨的主要挑戰(zhàn)。因此，基于靈敏度較高、抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng)的比色ICA將是更理想的方法。納米酶作為一種新興的模擬酶，由于其催化效率高,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靈活,制備方便，在惡劣的環(huán)境中，如高溫和極端的pH下穩(wěn)定性好 得到了顯著的關(guān)注。并且已逐步應(yīng)用于臨床、食品安全、農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域。
近日，南昌大學(xué)賴衛(wèi)華教授（通訊作者）等人報(bào)道了合成一種具有類(lèi)過(guò)氧化物酶活性的新型聚多巴胺(PDA)介導(dǎo)的磁性雙金屬納米酶(Fe3O4@PDA@Pd/Pt)，并將其作為探針應(yīng)用于ICA中。
Fe3O4@PDA@Pd/Pt的磁性能有效地對(duì)靶標(biāo)物進(jìn)行磁富集，從而減少了樣品中基質(zhì)的干擾。在Fe3O4表面包覆的PDA可作為介導(dǎo)層和穩(wěn)定劑，它為Pd/Pt的生長(zhǎng)和官能團(tuán)(-NH和-OH)提供了更多的配位位點(diǎn)，從而提高了Fe3O4@PDA@Pd/Pt的催化能力和穩(wěn)定性。此外，Pd/Pt雙金屬的協(xié)同作用可以進(jìn)一步增強(qiáng)納米酶的催化能力。在這項(xiàng)研究中，作者提出了一種將Fe3O4、PDA和Pd/Pt集成為Fe3O4@PDA@Pd/Pt并將其作為ICA探針的新方法。應(yīng)用該方法在人血清中檢測(cè)人絨毛膜促性腺激素低至0.0094 mIU/mL，在牛奶樣品中檢測(cè)大腸桿菌O157:H7低至84 CFU/mL。該方法可適用于其他領(lǐng)域中對(duì)其他生物分子進(jìn)行精確和超靈敏的檢測(cè)。該成果以題為“Synthesis of PDA-Mediated Magnetic Bimetallic Nanozyme and Its Application in Immunochromatographic Assay”發(fā)表在ACS Applied materials &interfaces上，研究論文第一作者賴曉翠。● 原理圖：Fe3O4@PDA@Pd/Pt的合成及在ICA中的應(yīng)用
▲(a) Fe3O4@PDA@Pd/Pt-mAb的合成，(b)目標(biāo)物的捕獲和磁富集，(c) ICA中基于Fe3O4@PDA@Pd/Pt信號(hào)放大的目標(biāo)物檢測(cè)▲(a) 雙金屬磁性納米酶的結(jié)構(gòu)，(b) TEM圖，（c）水化粒徑分布，(d) Zeta電位，(e) 磁滯回線，(f)EDX 元素分析， (g) EDX光譜分析▲ K2PtCl6和Na2PdCl4的不同（a）比例和（b）總量對(duì)Fe3O4@PDA@Pd/Pt催化活性的影響。Fe3O4@PDA@Pd/Pt與Fe3O4@Pd/Pt 和HRP在(c)TMB和（d）DAB中催化活性對(duì)比● 圖3納米酶的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)▲Fe3O4@PDA@Pd/Pt和HRP的穩(wěn)定性。(a)5- 80℃孵育 ，(b) pH3 -10孵育，(C)保存1-60天，然后測(cè)量其類(lèi)過(guò)氧化物活性● 圖4 樣品基質(zhì)對(duì)目標(biāo)物檢測(cè)的影響▲不同濃度的(a)陰性血清和(b)牛奶對(duì)HCG-ICA (10 mIU/mL) 大腸桿菌O157:H7-ICA (106CFU/mL)的影響● 圖5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立與特異性評(píng)價(jià)▲基于Fe3O4@PDA@Pd/Pt-ICA檢測(cè)(a)HCG 和(c)大腸桿菌O157: H7 ; 基于(b)HCG-ICA 和(d)大腸桿菌O157: H7-ICA的特異性實(shí)驗(yàn)綜上所述，作者設(shè)計(jì)了一種新型的PDA介導(dǎo)的磁性雙金屬納米酶，并將其應(yīng)用于ICA帶上，作為一種磁分離的高催化探針。結(jié)果表明，納米酶與傳統(tǒng)的HRP相比具有較高的催化效率。此外，用Fe3O4@PDA@Pd/Pt在ICA中檢測(cè)HCG和O157:H7大腸桿菌，具有較高的敏感性和特異性。該系統(tǒng)適用于復(fù)雜的實(shí)際樣本。人血清中HCG含量低至0.0094 mIU/mL，牛奶中大腸桿菌O157:H7含量低至84 CFU/mL。該檢測(cè)方法的成功建立證實(shí)了將Fe3O4@PDA@Pd/Pt應(yīng)用于ICA試紙條可以有效減少基體干擾，提高檢測(cè)靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、超靈敏的POCT檢測(cè)和食品安全檢測(cè)。這種具有優(yōu)良酶樣活性的磁性雙金屬納米酶為納米材料的合理設(shè)計(jì)以及在生物催化和ICA的發(fā)展中提供了新的應(yīng)用前景。
Synthesis of PDA-Mediated Magnetic Bimetallic Nanozyme and Its Application in Immunochromatographic Assay（ACS Applied materials &interfaces，2020， https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c17957）賴衛(wèi)華，南昌大學(xué)食品學(xué)院教授，所在春華秋實(shí)課題組致力于基于免疫學(xué)及分子生物學(xué)的食品樣品前處理及快速檢測(cè)方法的研究。包括利用不同形狀及大小的貴金屬、熒光及磁性納米材料的光、磁特性，建設(shè)食品樣品前處理、免疫層析及免疫吸附創(chuàng)新技術(shù)平臺(tái)；利用抗原抗體特異性識(shí)別，研究基于新型信號(hào)輸出體系的均相免疫學(xué)檢測(cè)新方法等。近五年，課題組在Chemical Society Reviews， Acs Nano， Advanced science ，Small，Biosensors & Bioelectronics等期刊發(fā)表科研成果文章近90篇，在相關(guān)領(lǐng)域被引頻次排名全球第二。團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目《食品安全快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用》榮獲2017年度江西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
