科学岛团队开发出用于高效磁富集COVID-19的超小免疫磁珠

近期，中国科学院合肥物质院强磁场中心王俊峰研究员课题组在蛋白仿生矿化合成磁性纳米颗粒晶体的研究机制上，成功构建了一种能够高效结合SARS-CoV-2假病毒的新型纳米免疫磁珠（Mal-IMB），以应对在复杂生物环境中对新型冠状病毒的富集和检测，相关成果发表在国际期刊Analytical Chemistry上。

由高度传染的SARS-CoV-2病毒引起的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）对全球公共卫生产生了深远影响。COVID-19病毒有传播速度快和易受感染的特点，及早发现病毒、及早处理就能减少损失。目前，核酸检测、抗原检测和抗体检测是COVID-19检测的主要方法，然而这些方法各有局限性，急需一种方便、快速的分离方法来高效富集和检测COVID-19。免疫磁珠（IMB）富集技术在这方面具有显著优势，IMB能使用带有特定探针的磁性微球来结合目标物质。纳米技术的进步推动了功能涂层磁性纳米颗粒的发展，从而得到了速度和效率都有所提高的IMBs。然而，将IMBs应用在生物分离中面临着挑战，需要解决目标物质浓度低、复杂的生物环境等问题。小尺寸的磁性珠具有解决上述问题的优势，能够穿透杂质并减少非特异性结合。

在本研究工作中，基于此前课题组仿生矿化合成的研究（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），研究团队通过在超小类磁小体纳米颗粒表面进行修饰，并与针对S蛋白RBD区域的超小单链抗体片段（RBD-scFv）抗体结合，成功获得高效超小免疫磁珠，用于识别RBD抗原和结合SARS-CoV-2假病毒。由于类磁小体颗粒不仅表现出优异的磁性能、高均一性和化学稳定性，而且小尺寸优势带来的超高比表面积，凸显其稳定的捕获能力和优越的结合效率，为COVID-19的快速有效富集和分离提供了可能。实验结果表明，相对于商业磁珠，Mal-IMB在复杂生物环境中展现出83μg/mg的最大病毒装载能力，并且可有效富集低至70拷贝/mL的假病毒。另外通过免疫荧光和透射电镜实验工作，进一步阐明了超小磁珠在复杂生物环境中高效富集的机制，不仅展示了新型免疫磁珠的功效，还为其在复杂生物环境中的性能改进提供了有价值的见解。

超小Mal-IMB 免疫磁珠展现出高效磁富集COVID-19性能及其机理示意图