基于LPS诱导多肽聚合的内毒素检测和去除

  内毒素，有称为脂多糖复合(LPS，lipopolysaccharide)，广泛存在于大多数革兰氏阴性细菌。其可诱导强烈的免疫反应，如严重的发烧，脓毒性休克等，每年造成大量人员伤亡。此外，内毒素难以去除，无处不在。一个具体而简单的检测与有效清除细菌内毒素相结合方法仍然是一个挑战。虽然已经探索了各种策略，包括提取、超滤和功能化纳米材料来去除细菌内毒素，但这些技术不能直接检测内毒素，清除效率通常受到环境变化的影响，例如pH变化。如果存在特异性、鲁棒性好、灵敏性高的检测和去除内毒素的方法，提前预防LPS的毒害作用和及时治疗，可大大降低死亡率。

  鲎试验法通常被用作检测内毒素的金标准品。然而，鲎试验容易受到各种环境变化，特别是在pH和温度。鲎试剂生产需要大量鲎血液，大量捕捞和采血造成大量鲎死亡，导致严重的生态问题。由于鲎试验法存在缺陷，故急需特异性、鲁棒性好、灵敏性高的内毒素检测方法。

  图1 CTPY-P16复合物与MSP-P16的制备[1]

  图2 CTPY-P16检测内毒素的线性范围[1]

  图3 MSP-P16在含有LPS和蛋白质的血清中清除作用[1]

  基于多肽诱导LPS聚合的内毒素检测。P16(序列：G-(CKPTFRRLKWKYKC)-G)是一种对内毒素具有高亲和力结合和特异性的多肽，可用于开发高灵敏的内毒素检测和快速清除细菌内毒素方法。将1-(4-羧基苯)-1,2,2-三苯基(CTPY)结合到P16上，形成CTPY-P16复合物，形成一个具有高灵敏度和选择性的内毒素检测生物传感器。其可被内毒素诱导聚集，发射荧光信号。CTPY分子在溶液状态下几乎无聚集且无荧光信号，而在LPS存在下诱导聚集改变强荧光状态。线性范围为0.1–1 mM，检测限为6.97 nM。

  基于多肽P16高亲和力和高特异性结合LPS的内毒素去除。使用P16功能化的二氧化硅纳米球(MSP)很容易捕获和清除溶液中的内毒素。通过介孔二氧化硅纳米球与LPS识别肽的整合，可以实现LPS的快速清除，可降低内毒素对环境和人类医疗单位的毒性风险。这种基于LPS特异性结合肽的高特异性检测和快速清除生物传感器在各种临床和生物应用中具有不可替代的前景。

  [1]. Tang, Y., et al., A robust OFF-ON fluorescent biosensor for detection and clearance of bacterial endotoxin by specific peptide based aggregation induced emission. Sensors and Actuators B: Chemical, 2020. 304: p. 127300.