血清生物分子的多重表面等离子体成像：具有等离子体模拟见解的Fe3O4@Au核壳纳米颗粒

摘要： 不仅需要具备高灵敏度和选择性，还能对临床样本基质中极低浓度的大分子与小分子生物标志物实现多重检测的纳米生物传感器，对体外诊断至关重要。本研究展示了一种基于柠檬酸盐稳定的Fe3O4@Au核壳纳米颗粒（NPs）作为表面等离子体信号放大标记的多重检测微阵列设计，可同步检测血清蛋白与核苷酸标志物。通过在含10%血清（比单纯缓冲液体系的生物传感器更具临床相关性）中检测两种白细胞介素（IL-6和IL-8）及两种微小RNA（miRNA-21和miRNA-155），证实了该多重传感技术的可行性。研究发现：即使在高浓度条件下，大分子蛋白引发的表面等离子体信号变化仍小于相对较小的miRNA分子。由此得出两个结论：(i) 传感器表面选择性结合的待测物数量（即抗体对应的抗原或捕获核苷酸对应的miRNA）影响信号变化幅度；(ii) 携带核壳NP标记的检测探针与传感器表面等离子体的相互作用程度影响信号变化量。结果表明，相较于大分子夹心蛋白免疫复合物，小分子寡核苷酸杂交组装在这两个因素上均呈现更显著效应。该核壳NP体系较未使用标记物的检测方法实现了数倍灵敏度提升和更宽的动态检测范围。随着无创/微创疾病及异常状态体外诊断技术的日益受到重视，本研究成果对设计适用于复杂基质真实样本分析的新型多重生物传感器具有重要价值。