科學(xué)島團(tuán)隊(duì)開發(fā)出用于高效磁富集COVID-19的超小免疫磁珠

近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強(qiáng)磁場中心王俊峰研究員課題組在蛋白仿生礦化合成磁性納米顆粒晶體的研究機(jī)制上，成功構(gòu)建了一種能夠高效結(jié)合SARS-CoV-2假病毒的新型納米免疫磁珠（Mal-IMB），以應(yīng)對在復(fù)雜生物環(huán)境中對新型冠狀病毒的富集和檢測，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Analytical Chemistry上。

由高度傳染的SARS-CoV-2病毒引起的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）對全球公共衛(wèi)生產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。COVID-19病毒有傳播速度快和易受感染的特點(diǎn)，及早發(fā)現(xiàn)病毒、及早處理就能減少損失。目前，核酸檢測、抗原檢測和抗體檢測是COVID-19檢測的主要方法，然而這些方法各有局限性，急需一種方便、快速的分離方法來高效富集和檢測COVID-19。免疫磁珠（IMB）富集技術(shù)在這方面具有顯著優(yōu)勢，IMB能使用帶有特定探針的磁性微球來結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)。納米技術(shù)的進(jìn)步推動了功能涂層磁性納米顆粒的發(fā)展，從而得到了速度和效率都有所提高的IMBs。然而，將IMBs應(yīng)用在生物分離中面臨著挑戰(zhàn)，需要解決目標(biāo)物質(zhì)濃度低、復(fù)雜的生物環(huán)境等問題。小尺寸的磁性珠具有解決上述問題的優(yōu)勢，能夠穿透雜質(zhì)并減少非特異性結(jié)合。

在本研究工作中，基于此前課題組仿生礦化合成的研究（Journal of Materials Chemistry B, 2017, 5(16): 2888-2895；ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(51): 56701-56711.PNAS，2022，Vol. 119 No. 45，Chemical Engineering Journal 454 (2023) 140440），研究團(tuán)隊(duì)通過在超小類磁小體納米顆粒表面進(jìn)行修飾，并與針對S蛋白RBD區(qū)域的超小單鏈抗體片段（RBD-scFv）抗體結(jié)合，成功獲得高效超小免疫磁珠，用于識別RBD抗原和結(jié)合SARS-CoV-2假病毒。由于類磁小體顆粒不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能、高均一性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且小尺寸優(yōu)勢帶來的超高比表面積，凸顯其穩(wěn)定的捕獲能力和優(yōu)越的結(jié)合效率，為COVID-19的快速有效富集和分離提供了可能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對于商業(yè)磁珠，Mal-IMB在復(fù)雜生物環(huán)境中展現(xiàn)出83μg/mg的最大病毒裝載能力，并且可有效富集低至70拷貝/mL的假病毒。另外通過免疫熒光和透射電鏡實(shí)驗(yàn)工作，進(jìn)一步闡明了超小磁珠在復(fù)雜生物環(huán)境中高效富集的機(jī)制，不僅展示了新型免疫磁珠的功效，還為其在復(fù)雜生物環(huán)境中的性能改進(jìn)提供了有價值的見解。

超小Mal-IMB 免疫磁珠展現(xiàn)出高效磁富集COVID-19性能及其機(jī)理示意圖