实验医学科应斌武教授团队在Small发表封面论文：构建基于MXene的适体荧光传感器可灵敏快速检测COVID-19

2023年6月7日，我院实验医学科应斌武教授、罗耀副研究员团队在国际期刊Small（IF：15.153）在线发表的题为“MXene-Based Aptameric Fluorosensor for Sensitive and Rapid Detection of COVID-19”的研究论文被选为该刊封面文章发布。该研究构建了基于MXene的适体荧光传感器并成功应用于新冠鼻廓拭子采样无损检测标志物S-RBD的快速高敏检测，为新冠辅助诊断提供了新策略。

COVID-19检测主要针对核酸、抗体和抗原。其中，抗原检测在高病毒载量感染群体中发挥了较大作用，方便进行自检，但传统的抗原检测方法对于感染早期的诊断往往缺乏敏感性，效率低。因此，迫切需要开发高敏的COVID-19抗原标志物检测技术。

图1 利用MXene-NS和ssDNA适体探针构建的生物纳米传感器在识别靶蛋白S-RBD后荧光再激活。

本研究在明确SARS-CoV-2有效抗原标记物S-RBD为研究对象后，将DNA适配体功能化的MXene纳米片开发为一种新型的COVID-19检测生物传感器（适配体-纳米材料荧光淬灭体系）（图1）。在与SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合区域结合后，适体探针特异性地从MXene表面释放，恢复被淬灭的荧光。研究者利用抗原蛋白、培养病毒和COVID-19患者拭子标本评估该荧光传感器的性能。结果表明，该传感器可在30 min内检测出SARS-CoV-2刺突蛋白（终浓度为38.9 fg/mL）和SARS-CoV-2假病毒（检出限为7.2拷贝），并成功应用于临床样品分析（图2）。因此，本研究为灵敏、快速、高特异性检测新冠病毒提供了有效的传感平台。

图2 含S-RBD的SARS-CoV-2伪病毒模型和COVID-19患者样本测试。

研究者进一步利用SARS-CoV-2假病毒感染细胞系成功验证了该生物传感器作为生物成像活细胞荧光探针的可行性（图3）。通过共聚焦显微镜检测A549细胞系的荧光，研究者发现在感染SARS-CoV-2假病毒后24 h荧光信号明显增强，并在48 h达到峰值。此外，荧光免疫共定位实验也显示其具备高特异性。这说明该体系可以直接灵敏检测原始样本中细胞层面的抗原标志物，避免了一系列复杂前处理步骤。

图3 该生物传感器可作为细胞荧光成像检测探针。

研究者者认为该系统所提及的策略有望应用于其他传染病的细胞可视化检测。例如，针对结核感染传统培养阳性率低的问题，可以通过富集样本中的细胞实现快速定性检测来解决。此外，不同的疾病抗原有多种适配体，同一疾病的不同抗原有多个适配体，都可以在可控范围内用于该荧光传感系统，这使得该技术具有更广阔的应用前景。

我院实验医学科罗耀副研究员、姜鑫博士后为论文第一作者，实验医学科应斌武教授为通讯作者，我院为第一作者单位。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202370166