超灵敏抗体检测新突破！病毒样颗粒+等离子晶格共振，信号放大350倍！

在病毒感染（如HIV、肝炎）或癌症早期，患者体内标志性生物分子浓度极低，传统检测方法往往力不从心。近年来，基于局域表面等离子体共振（LSPR）和表面增强拉曼散射（SERS）的光学传感器崭露头角，但其灵敏度仍受限于信号强度。如何突破极限？周期性纳米阵列引发的等离子晶格共振（SLR）或成为关键！

1、传感器构造  

  研究团队以SARS-CoV-2为模型，构建了金核包裹S1刺突蛋白的VLPs，用于模仿导致COVID-19相关疾病的病毒，具体构建方法如下图所示。

然后，使用 CAPA 将VLPs颗粒沉积到具有周期性排列孔的 PDMS 基板上（步骤II）。CAPA 方法利用长程毛细管相互作用将颗粒引导到组件上，毛细管力垂直于颗粒积聚区形成的弯月面作用，并将 VLPs推入陷阱。这样，在表面形成一个有序的粒子阵列（步骤 III）。最后，将单克隆抗体溶液滴涂在构建好的阵列基片上，并记录与蛋白质-抗体相互作用相关的拉曼振动信号（步骤 IV 和 V）。

2、表征

研究团队在步骤I-IV中使用TEM、扫描电子显微镜和原子力显微镜对所制造系统进行结构描述，a图为VLP的TEM图像，它是由一个100纳米的金纳米颗粒周围环绕SARS-CoV-2冠状病毒的S1结构域所构成。b图显示了PDMS矩阵的扫描电子显微镜图像，以方形方式排列的周期性孔阵列清晰可见。c图和d图显示了CAPA制造的VLP阵列的扫描电子显微镜图像。显微照片都表明，VLP确实存在于聚合物矩阵的孔中，并且覆盖范围是均匀的。除了两个颗粒驻留在一个孔中的几个点以及几个空孔外，在PDMS基片的每个孔中观察到单个VLP。为了确认制造的VLPs纳米阵列的宏观均匀性，将其转移到显微镜载玻片上，并在黑白背景上拍照（e图）。整个PDMS基片颜色均匀的事实证实了VLP的近100%覆盖率。f图中显示了单克隆抗体沉积后记录的类似的扫描电子显微照片。除了VLP直径增加外，没有观察到形态学的显着变化。用蒸馏水清洗后，阵列的几何结构也保持完整。这表明所制造的系统具有优异的稳定性。g图 显示了纯 AuNP 阵列的 AFM 图像，h显示了类似VLPs 阵列的图像，i是暴露于 mAb 的 VLP 阵列。图像上标记的表面线剖面如j所示。纯 Au NP 的直径约为 100 nm，VLP 约为 130 nm（这是由于 S1 蛋白附着在Au上），暴露于mAb的颗粒直径超过 150 nm。结果证实，CAPA 过程不会影响 VLP 周围的 S1 蛋白壳，并且 mAb 能够附着在阵列中的 VLP 上。

3、检测效果

  贵金属的纳米颗粒周期性阵列可以引发SLR效应，共振峰的位置取决于纳米颗粒的大小和基质的周期性，也取决于周围介质的特性。a图显示了在mAbs暴露前（红色）后（蓝色）获得的纯纳米金阵列（黑色虚线）和一系列VLP获得的紫外-可见光谱。暴露在mAb之后，信号偏移了2nm（a图）。同时，暴露于抗体之后，在1332nm和1558cm处出现了两个额外的预期条带（b图），这是蛋白质-抗体相互作用的特征。值得注意的是即使阵列中的VLP数量较少，但是峰强度远高于溶液中VLP-mAb复合物（黑色曲线），表明了SLR在拉曼信号放大中的作用。

研究团队还指出，典型溶液里面的VLP颗粒数是阵列中的35倍，而阵列中检测得到的拉曼信号是溶液中的10倍，这意味着SLR将信号放大了约350倍！！在实验室条件下，此方法能够检测25 μM浓度的mAb！！！

该研究首次将VLPs与SLR技术结合，不仅为SARS-CoV-2抗体检测提供新方案，更开创了模块化生物传感器平台：通过替换VLPs的蛋白外壳，可适配EBV、HIV、肝炎病毒等多种病原体检测。未来，这一技术有望推动家庭化、便携式超灵敏诊断设备的开发，助力传染病防控与精准医疗！

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117143