2026-06-18 17:35:21, 环亚生物 环亚生物科技有限公司
随着新发、再发病毒性疾病(如新冠)对公共卫生安全威胁的加剧,开发精准、快速、高灵敏的核酸检测方法,成为临床与科研急需解决的难题。金标准的核酸扩增检测(如 RT-PCR),存在引物设计复杂、假阴性风险高、操作繁琐等局限。
表面增强拉曼散射(SERS)具备超高灵敏度、抗光漂白、可多组分检测等优势,适合生物分子分析;但定量 SERS面临信号重复性差、波动大、基底不均一等挑战,传统单峰分析易受背景干扰。
因此,开发一种无需复杂合成、基于 SERS 的三明治杂交核酸定量检测法,以PolyAn 中性亲和素玻片为固相基底,实现 SARS-CoV-2 DNA 的灵敏、特异性定量,为病毒感染早期筛查提供新思路。
文章题目为“Quantitative SERS-Based Sandwich-Hybridization Assay for Nucleic Acid Detection”于2025年10月发表在ACS OMEGA杂志,作者来自于德国波茨坦大学化学研究所。
玻片表面预包被的中性亲和素(NeutrAvidin),能特异性、高亲和力结合生物素,是整个检测体系的固相捕获平台和核心,提供稳定、可控的固定界面,减少非特异性吸附,保证检测重复性。
40nm金纳米颗粒(AuNPs)、TAMRA 标记DNA(拉曼报告分子)、生物素标记表面DNA、中性亲和素包被玻片、目标新冠 DNA(CoV-DNA,S 基因)及错配DNA。
冷冻法合成SERS纳米探针(AuNPs+TAMRA-DNA)。
目标DNA连接纳米探针与生物素标记DNA,形成三明治结构;通过生物素–中性亲和素特异性结合,固定到PolyAn亲和素玻片表面;TAMRA拉曼信号双重增强,实现定量。
传统法:1652cm⁻¹处TAMRA特征峰高定量;数字法:拉曼图谱转二值化图像,以活性像素面积占比定量,降低背景干扰。
扫描电镜(SEM)、紫外 - 可见光谱(UV-vis)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱 / 映射。
合成 SERS 纳米探针;
探针、目标 DNA、以及生物素 DNA 进行杂交,形成三明治复合物;
滴加到 PolyAn 中性亲和素玻片上孵育 7 min,复合物被高效、特异性捕获;
水 / 乙醇洗涤、吹干;
AFM 观察玻片表面 AuNPs 分布,拉曼映射采集信号并定量(如下图1、2)。
图1. 开发了一种基于SERS的夹心杂交检测方法,用于检测新冠病毒(SARS-CoV-2)RNA对应的DNA序列;整个方法无需复杂合成步骤。检测体系采用偶联金纳米颗粒的TAMRA标记DNA作为纳米探针,同时使用生物素标记的表面DNA链。当与目标分析物杂交后,形成完整的夹心结构,并通过亲和素-生物素相互作用固定在涂有中性亲和素的玻片上。检测到的拉曼信号来自TAMRA报告染料,结合共振增强与等离子体增强效应,实现了目标物的高灵敏检测。
图2. SERS检测新冠病毒(CoV-DNA)原理示意图
目标DNA链(黄色)被染料标记互补探针(绿色)与生物素标记捕获探针(灰色)共同捕获,形成夹心结构。该复合物通过生物素 - 亲和素结合固定于玻片表面,SERS信号主要来自TAMRA报告染料,用于定量分析。
实验结果
PolyAn中性亲和素玻片特异性捕获三明治复合物,显著降低非特异性吸附,保证信号稳定、重复性好。
定量性能:传统法LOD=1.4 nM(R²=0.90);数字法线性更优(R²=0.94),PolyAn中性亲和素玻片保证定量稳定性。
AFM–SERS 高度相关(R²=0.99),PolyAn中性亲和素玻片AuNPs 分布均匀、计数准确。
特异性强:错配DNA几乎无信号,PolyAn中性亲和素玻片有效抑制非特异性结合。
建立基于商用材料、无需复杂合成的 SERS 夹心杂交核酸定量方法,灵敏度高、特异性强、重复性好。
数字图像分析法显著提升SERS定量线性与稳定性,适合批量与现场检测。
新方法为新冠等病毒核酸快速筛查、早期诊断提供可靠工具。
https://doi.org/10.1021/acsomega.5c01977
德国PolyAn是一家纳米科技公司,专注于采用表面分子工程(Molecular Surface Engineering,MSE)进行表面修饰,包括修饰载玻片与修饰微孔板。
如:
环氧基载玻片
氨基载玻片
醛基载玻片
马来酰亚胺基载玻片
N - 羟基琥珀酰亚胺基载玻片
羧基载玻片
苯基二异硫氰酸酯基载玻片
叠氮基载玻片
巯基载玻片
链霉亲和素修饰载玻片
中性亲和素修饰载玻片,用于生物样品分子固定以及ELISA实验。
PolyAn也提供单分散PMMA(poly methyl methacrylate)荧光微球(微珠),可用于多重微球分析,流式细胞仪校准和荧光成像系统校准。
环亚生物科技(APG BIO)作为德国PolyAn公司中国区代理,为客户提供各种表面修饰的载玻片、盖玻片、微孔板以及荧光微球。
环亚生物科技有限公司(APG BIO Ltd)成立于2011年,专注于引进国外创新技术和高品质仪器设备。
全自动DNA核酸脉冲场电泳回收仪--美国Sage Science
代替手工切胶和磁珠,用于二代/三代/超长测序文库、常规分子实验的精准回收
E-Peak 全自动核酸蛋白分析系统--融萦
毛细管原理,全自动、高通量、高灵敏度、高分辨率,对核酸蛋白分离检测和质控
E-Tracking 微孔板加样记录仪--融萦
实时追踪加样,避免加样错误,兼容384/96孔板、排管,兼容单/8/12通道移液枪
6/24孔板分组对比实验,用于细胞、类器官的生长监测、划痕迁移、培养优化等
超高通量、高密度微阵列生物芯片点样仪 --英国ArrayJet
单次可喷点上万种生物样品,制备最多1000张高密度生物芯片,用于高通量筛选
皮升、纳升级高精度微阵列生物芯片点样仪--德国M2 Automation
生物传感器、微流控、微孔板、微柱、微针、覆膜、POCT芯片等点样,可灵活定制
超高通量 SPRi分子互作仪--美国Plexera
表面等离子共振成像技术,无标记实时动力学检测,最多同时检测3840对分子互作
E-Pro4 全自动蛋白质免染成像分析仪--融萦
电泳成像一体,用于蛋白、多肽的定性定量、表达分析和纯度检测等
超高精度组织 原位蛋白功能定量分析系统--西班牙Hawk Biosystems
小于10nm距离的蛋白质相互作用定量验证,用于互作、翻译后修饰、肿瘤免疫等
毛细管电泳生物制药分析系统--荷兰Prince technologies
纳升级全自动压力浓缩进样,全程控温,用于蛋白纯度/等电点测定、制药质控等
环亚生物科技有限公司
地址:上海市松江区莘砖公路518号9幢502室
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