研究目的
开发一种快速、选择性、灵敏且无需标记的检测方法,利用分子印迹纳米颗粒包覆的表面等离子体共振(SPR)纳米传感器来测定尿液中的人血清白蛋白(HSA)。
研究成果
成功开发出HSA分子印迹表面等离子体共振纳米传感器,可对水溶液和尿液样本中的HSA进行选择性、灵敏且无需标记的检测,其检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.7皮摩尔和1.9皮摩尔。该传感器对竞争性蛋白表现出高选择性,具有良好的重现性(相对标准偏差<10%)和可重复使用性,无需肌酐等参照物质即可成为微白蛋白尿诊断的经济型解决方案。
研究不足
该研究未明确提及局限性,但潜在的优化方向可能包括:在多样化临床尿液样本中进行进一步验证、在不同储存条件下的长期稳定性,以及纳米传感器大规模生产的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用分子印迹技术制备用于人血清白蛋白(HSA)检测的合成受体。通过微乳液聚合法,以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、N-甲基丙烯?;?L-亮氨酸甲酯(MALM)为功能单体,合成了HSA印迹纳米颗粒。利用表面等离子共振(SPR)技术,将这些纳米颗粒表征后固定于SPR芯片上,实现对水相和尿液样本中HSA的实时无标记检测。
2:样本选择与数据来源:
以HSA、血红蛋白(Hb)和转铁蛋白(HTR)为样本,在pH 7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)及加标尿液样本中,HSA浓度范围为0.15至500 nM。选择性研究中使用500 nM的竞争蛋白(Hb和HTR)。
3:4的磷酸盐缓冲液(PBS)及加标尿液样本中,HSA浓度范围为15至500 nM。选择性研究中使用500 nM的竞争蛋白(Hb和HTR)。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:材料包括HSA、Hb、HTR、EGDMA、MALM、聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、偶氮二异丁腈(AIBN)、pH 7.4的PBS等(购自Sigma-Aldrich、Merck AG和Fluka)。设备包括匀浆机(T10,Ika Labortechnik)、离心机(Allegra-64R,Beckman Coulter)、FTIR-ATR光谱仪(Perkin Elmer Spectrum 100)、纳米粒度仪(NanoS,Malvern Instruments)、扫描电镜(Zeiss Supra55)、冷冻干燥机(Chris Alpha 1-2 LD plus)、铂金镀膜仪(Quorum Q150R)、SPR成像仪II(GWC Technologies)、接触角分析仪(KRüSS DSA 100)、原子力显微镜(Nanomagnetics Instruments)和椭偏仪(Nanofilm EP3-Nulling Ellipsometer)。
4:4的PBS等(购自Sigma-Aldrich、Merck AG和Fluka)。设备包括匀浆机(T10,Ika Labortechnik)、离心机(Allegra-64R,Beckman Coulter)、FTIR-ATR光谱仪(Perkin Elmer Spectrum 100)、纳米粒度仪(NanoS,Malvern Instruments)、扫描电镜(Zeiss Supra55)、冷冻干燥机(Chris Alpha 1-2 LD plus)、铂金镀膜仪(Quorum Q150R)、SPR成像仪II(GWC Technologies)、接触角分析仪(KRüSS DSA 100)、原子力显微镜(Nanomagnetics Instruments)和椭偏仪(Nanofilm EP3-Nulling Ellipsometer)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过微乳液聚合法合成MALM单体和HSA印迹纳米颗粒;采用FTIR-ATR、Zeta粒径和SEM对纳米颗粒进行表征;用piranha溶液清洗并固定纳米颗粒制备SPR芯片;利用AFM、接触角和椭偏仪表征SPR芯片;在PBS和尿液中进行HSA结合的实时SPR监测,包括平衡、吸附和解吸步骤;使用Hb和HTR进行选择性测试;通过多次循环和数月评估重现性与稳定性。
5:数据分析方法:
数据分析包括采用线性回归计算检测限(LOD=3S/b)和定量限(LOQ=10S/b),用伪一级动力学模型进行动力学分析,采用Scatchard、Langmuir、Freundlich和Langmuir-Freundlich等温模型,以及通过相对标准偏差(RSD)统计评估重现性与稳定性。
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FTIR-ATR Spectrophotometer
Spectrum 100
Perkin Elmer
Used for characterization of nanoparticles by measuring FTIR-ATR spectra in the range of 400-4000 cm-1.
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Nano Zetasizer
NanoS
Malvern Instruments
Used to determine the size and zeta potential of nanoparticles via light scattering at 25°C and 90° incident angle.
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Scanning Electron Microscope
Supra55
Zeiss
Used to analyze the surface structure of nanoparticles after platinum coating.
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Homogenizer
T10
Ika Labortechnik
Used to homogenize the mixture at 6000 rpm to obtain mini-emulsion during nanoparticle synthesis.
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Centrifuge
Allegra-64R
Beckman Coulter
Used to centrifuge nanoparticles at 30000 rpm for 45 minutes to separate and wash them.
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Freeze Dryer
Alpha 1-2 LD plus
M Christ GmbH
Used to freeze and dry nanoparticles at -20°C for SEM analysis.
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Platinum Coater
Q150R
Quorum
Used to apply platinum coating to samples for conductivity in SEM analysis.
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SPR System
SPRimager II
GWC Technologies
Used for real-time monitoring of SPR responses, kinetic analysis, and detection of HSA binding with flow rate control.
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Contact Angle Analyzer
DSA 100
KRüSS
Used to measure contact angles of SPR chips with deionized water to assess surface hydrophobicity.
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Atomic Force Microscope
Nanomagnetics Instruments
Used to characterize the surfaces of SPR chips with high resolution, measuring in half-way mode in air.
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Ellipsometer
EP3-Nulling
Nanofilm
Used to analyze the thickness of SPR chips after nanoparticle coating at specific wavelength and angle.
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SPR Chip
SPRchipTM
GWC
Gold-coated chips used as the base for immobilizing HSA-imprinted nanoparticles to form the nanosensor.
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