通过金纳米颗粒修饰的病毒结合噬菌体纳米纤维，快速、可靠地超灵敏检测致病性 H9N2 病毒

H9N2 是一种禽流感病毒（AIV），对人类健康和食品工业构成重大威胁，因此，需要简单有效的检测方法来对它们进行检测。

因为噬菌体具有高特异性、测定时间短和对外部刺激的耐受性，人们已经提议将基于对其的测定用于细菌的检测中。直径为 8 nm，长度为 880 nm 的 M13 噬菌体呈线性，DNA 被封装在蛋白质衣壳中，使其 DNA 能够改造为在蛋白质衣壳的侧壁 （pVIII） 和尖端 （pIII） 上显示多个肽。因此，它已被广泛设计为生成噬菌体展示文库或与纳米颗粒组装为纳米探针。为了检测 H9N2，作者对 M13 噬菌体进行基因工程改造，使其在 pIII 蛋白上显示 H9N2 结合肽 （H9N2BP），在 pVIII 蛋白上显示 Au 结合肽 （AuBP），从而产生工程噬菌体 M13@H9N2BP@AuBP。因此，许多 5 nm 大小的 AuNP 可以结合并容纳在工程噬菌体表面，产生结合复合物（M13@H9N2BP@AuNPs），这对于实现最大的 SPR 信号增强非常重要。

在该研究中，作者使用结合复合物作为靶标捕获探针和信号放大器探针，开发了一种新的生物分析策略，其中结合复合物捕获 H9N2 病毒并显着增强 SPR 信号。作者还进行了一项仿真研究，以获得对这种新颖信号增强方案的机制见解。此外，作者通过将纳米级噬菌体转化为可以用肉眼观察到的蓝色斑块来交叉验证扩增的 SPR 读数。

图 1使用 phage@AuNPs 纳米纤维作为探针检测病毒颗粒 （H9N2） 的原理示意图

其中，（A） M13 噬菌体尖端 （pIII） 的 H9N2 结合肽 （H9N2BP） 和侧壁 （pVIII） 的金纳米颗粒结合肽 （AuBP） 的遗传展示，称为 M13@H9N2BP@AuBP，这导致 AuNP 结合到 M13 噬菌体的侧壁上，从而形成M13@H9N2BP@AuNP纳米纤维。（B） 用于检测 H9N2 的 SPR 芯片功能化过程图示。（C） M13@H9N2BP@AuNP纳米纤维作为信号放大器探针，用于增强表面等离子体共振 （ESPR） 生物传感，而传统 SPR 生物传感中仅使用抗体作为捕获探针。（D） 肉眼观察 SPR 传感器上形成的蓝色噬菌斑，这是在噬菌斑形成测定中将噬菌体颗粒定量转化为噬菌斑的结果，从而允许噬菌斑数量与与病毒颗粒结合的噬菌体数量之间的相关性，以及基于噬菌体的病毒颗粒光学检测的交叉验证C 中。

结论：该研究使用基于 phage@AuNP 杂交体的新型信号放大概念开发了一种快速、灵敏且可靠的 SPR 生物传感方案，用于 H9N2 检测。该方案为检测 H9N2 提供了出色的分析性能，限值为 6.25 copies/mL（1.04×10⁻⁵fM） ，且在 10 分钟内完成。仿真建模表明，与传统的 AuNP SPR 增强方案相比，这种传感方案产生的电场增强是 40 倍。利用其固有的噬菌体展示特性，将 phage@AuNP 纳米探针建立为双模传感平台，以进一步提高该方案的准确性和可靠性。与目前的金标准方法 （qPCR） 相比，SPR 信号增强方案在检测实际样品中 H9N2 时表现出卓越的灵敏度。考虑到这项研究令人鼓舞的结果以及 SPR 设置的广泛可用性，包括即时诊断，作者预计拟议的策略将为改进传染病的检测提供极好的机会，从而为疫情管理提供绝佳的机会。

参考来源：Hou J, Qian X, Xu Y, Guo Z, Thierry B, Yang CT, Zhou X, Mao C. Rapid and reliable ultrasensitive detection of pathogenic H9N2 viruses through virus-binding phage nanofibers decorated with gold nanoparticles. Biosens Bioelectron. 2023 Oct 1;237:115423. doi: 10.1016/j.bios.2023.115423. Epub 2023 May 24. PMID: 37311406.