一种用于新型冠状病毒检测的标记法SERS生物传感器及其检测方法技术

本发明专利技术涉及一种用于新型冠状病毒检测的标记法SERS生物传感器及其检测方法。所述用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器包括：ACE2（血管紧张素转换酶2）修饰的磁珠、SERS标签溶液以及SERS基底；所述SERS标签溶液中SERS标签的结构由内至外包括：Au纳米星、以及修饰在Au纳米星表面的由拉曼报告分子标记的新型冠状病毒S蛋白抗体。冠状病毒S蛋白抗体。冠状病毒S蛋白抗体。

【技术实现步骤摘要】
一种用于新型冠状病毒检测的标记法SERS生物传感器及其检测方法


[0001]本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种用于新型冠状病毒检测的标记法SERS 生物传感器及其检测方法。

技术介绍

[0002]常规新型冠状病毒的检测手段主要是针对病毒核酸、病毒抗原及其产生的抗体，传统的SARS
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CoV
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2检测方法主要包括病原学检测、分子生物学检测、血清学检测以及其他光谱、影像学等检测方法。核酸检测由于具有高灵敏度和高特异性的特点，被认为是新冠病毒早期诊断的“金标准”；抗原/抗体检测操作便捷、检测迅速，可作为核酸诊断的辅助方法。由于不同品牌的抗原检测试剂灵敏度有差异，目前也只是作为辅助筛查方法之一。而“金标准”核酸检测如实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应法，则需要熟练的人员和良好的实验室条件并且需要数小时才能完成检测。在一些需要快速筛查的应用场景以及面对快速传播的病毒变异株时，需要开发一种快速且高灵敏度的检测方法来抑制病毒的传播。
[0003]表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)是指吸附在粗糙贵金属衬底表面拉曼信号被增强的现象，且拉曼光谱被认为是分子的指纹光谱。标记法SERS 技术是指将分析物的信号转换为拉曼报告分子的拉曼信号，通过拉曼分子信号的强度来反映分析物的浓度信息。标记法SERS技术可用于生物大分子的检测中。相比于生物大分子的直接检测，拉曼报告分子的信号稳定性、均匀性、可重复性更优异，且具有较好的定量性质。此外，结合磁分离和富集，合理的设计标记拉曼报告分子的SERS标签能够进一步简化检测流程，缩短检测时间以及提高检测的灵敏度。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种快速、高灵敏的用于新型冠状病毒检测的标记法SERS生物传感器及其检测方法。该SERS生物传感器通过对“SERS标签
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S蛋白
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特异性磁珠”结构进行洗脱，将含有拉曼报告分子的“SERS标签
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S蛋白
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ACE2”复合物沉积在SERS基底上进行拉曼信号地收集，与复合物中的大分子抗体、S蛋白、ACE2相比，拉曼报告分子具有较大地散射截面，产生更强的拉曼信号且不受生物大分子拉曼信号的干扰，从而能够有效提升检测的速度与灵敏度。
[0005]具体来说，第一方面，本专利技术提供了一种用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，包括：ACE2(血管紧张素转换酶2)修饰的磁珠、SERS标签溶液以及SERS基底；所述SERS标签溶液中SERS标签的结构由内至外包括：Au纳米星、以及修饰在Au纳米星表面的由拉曼报告分子标记的新型冠状病毒S蛋白抗体。
[0006]较佳地，所述ACE2修饰的磁珠包括：氨基化Fe3O4磁性颗粒，以及修饰在氨基化 Fe3O4磁性颗粒表面的ACE2；优选地，所述氨基化的Fe3O4磁性颗粒的形状为球形，颗粒尺寸为20～50nm。
[0007]较佳地，所述氨基化Fe3O4磁性颗粒的制备方法包括以下步骤：向FeCl3·
6H2O溶液中加入乙酸钠和聚醚酰亚胺，经过水热反应，得到所述氨基化Fe3O4磁性颗粒；其中，所述 FeCl3·
6H2O、乙酸钠和聚醚酰亚胺的质量比为(0.5～2):(2.0～8):(2～4)。
[0008]较佳地，所述ACE2修饰的磁珠中ACE2的负载状况为饱和吸附，饱和吸附的ACE2 占ACE2修饰的磁珠总质量的4～7wt％。
[0009]较佳地，所述ACE2修饰的磁珠的制备工艺为：将磁珠与ACE2在溶液中混合，4～ 25℃下孵育2～5小时可得。
[0010]较佳地，所述金纳米星具有长20～50nm、宽10～20nm的触突结构，整体粒径为 30～100nm；所述拉曼报告分子为4
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巯基苯甲酸(4
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MBA)、5,5'
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二硫代双(2
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硝基苯甲酸)(DTNB)中的一种。
[0011]较佳地，所述SERS标签溶液的制备方法为：向金纳米星溶液中加入拉曼报告分子标记的S蛋白抗体，于4～25℃下孵育6～12小时；离心后收集产物，重新溶解后，加入牛血清白蛋白BSA溶液，于4～25℃下孵育2～6小时可得。
[0012]较佳地，所述SERS标签溶液中，金纳米星的浓度为1～3mg/mL；所述报告分子的浓度为0.1～1mM，所述新型冠状病毒S蛋白抗体的浓度为10～50μg/mL。
[0013]较佳地，所述SERS基底为金纳米颗粒阵列、金纳米锥阵列或SERS固态芯片。
[0014]较佳地，所述生物传感器还包括洗脱缓冲液；所述洗脱缓冲液为pH 4～5.5的HCl水溶液。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种上述用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器的非诊断和治疗目的的检测方法，包括以下步骤：(1)采集检测样本并放入病毒裂解液中释放并裂解病毒，得到溶液1；(2)取ACE2修饰的磁珠，加入溶液1中，混合后得到溶液2；(3)将溶液2中的磁珠进行富集并进行清洗；(4)向富集后的磁珠中加入SERS标签溶液，混合后得到溶液3；(5)将溶液3中的磁珠进行富集并进行清洗；(6)向富集后的磁珠中加入洗脱缓冲溶液，混合后得到溶液4；(7)将溶液4滴涂在SERS基底上，进行拉曼信号的收集与分析判定。
[0016]较佳地，采用去离子水进行清洗。
[0017]有益效果(1)本专利技术设计的基于磁珠的标记法SERS生物传感器采用的氨基磁珠能够在15分钟内快速且特异性的与新型冠状病毒S蛋白结合，同时磁珠的富集能力能够提高检测灵敏度并简化检测流程；(2)本专利技术设计的SERS标签采用一步法即可将拉曼报告分子和抗体同时标记在金纳米星上，由于抗体与拉曼报告分子之间是酰胺共价结合，相比与常规的金纳米星与拉曼报告分子的静电结合更稳定，而且SERS标签的制备方法简单且性能优异并稳定；(3)本专利技术构建了一种“SERS标签
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S蛋白
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特异性磁珠”的“三明治结构”，该结构具有高度的特异性，经洗脱后可以在SERS基底上收集“SERS标签
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S蛋白
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ACE2”复合物的拉曼信号，通过分析报告分子的拉曼信号得到S蛋白的浓度信息，具有优异的灵敏度以及稳定性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术所述“SERS标签
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S蛋白
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特异性磁珠”的三明治结构示意图；图2为金纳米星的微观结构图；图3为新冠病毒S蛋白拉曼测试结果图，其中A为以金纳米星@抗体
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4MBA为SERS标签，浓度为10
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10
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12
g/mL的SARS
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CoV
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2病毒S蛋白溶液的拉曼测试光谱图；B为以金纳米星@抗体
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DTNB为SERS标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，其特征在于，包括：ACE2（血管紧张素转换酶2）修饰的磁珠、SERS标签溶液以及SERS基底；所述SERS标签溶液中SERS标签的结构由内至外包括：Au纳米星、以及修饰在Au纳米星表面的由拉曼报告分子标记的新型冠状病毒S蛋白抗体。2.根据权利要求1所述的用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，其特征在于，所述ACE2修饰的磁珠包括：氨基化Fe3O4磁性颗粒，以及修饰在氨基化Fe3O4磁性颗粒表面的ACE2；优选地，所述氨基化的Fe3O
4 磁性颗粒的形状为球形，颗粒尺寸为20～50 nm；优选地，所述氨基化Fe3O4磁性颗粒的制备方法包括以下步骤：向FeCl3·
6H2O溶液中加入乙酸钠和聚醚酰亚胺，经过水热反应，得到所述氨基化Fe3O4磁性颗粒；其中，所述FeCl3·
6H2O、乙酸钠和聚醚酰亚胺的质量比为（0.5～2）:（2.0～8）:（2～4）。3.根据权利要求1或2所述的用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，其特征在于，所述ACE2修饰的磁珠中ACE2的负载状况为饱和吸附，饱和吸附的ACE2占ACE2修饰的磁珠总质量的4～7 wt%。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，其特征在于，所述ACE2修饰的磁珠的制备工艺为：将磁珠与ACE2在溶液中混合，4～25℃下孵育2～5小时可得。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的用于新冠病毒检测的标记法SERS生物传感器，其特征在于，所述金纳米星具有长20～50 nm、宽10～20 nm的触突结构，整体粒径为30～100 nm；所述拉曼报告分子为4
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巯基苯甲酸(4
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MBA)、5,5'
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二硫代双(2
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄政仁，李妍妍，杨勇，杨晓，刘学建，林成龙，彭宇思，刘岩，黄健，姚秀敏，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：