Small Methods:纳米抗体和纳米酶在免疫分析中的应用

免疫分析法具有高特异性和高灵敏度,是一种快速便捷的检测方法。酶联免疫吸附测定(ELISA)是最为常用的免疫分析方法,已被广泛用作各个领域的金标准方法。传统ELISA方法主要由识别待检物的抗体和放大信号的天然酶两部分组成。随着纳米技术的快速发展,纳米抗体和纳米酶逐渐应用于免疫检测中替代传统抗体和天然酶,使分析法具有更高的特异性和敏感性。纳米抗体具有体积小、特异性高、表达量大、稳定性高等优点。其独特的结构和较小的尺寸,使其有可能结合传统抗体难以结合的部位。酶的催化效率和活性也对免疫检测的灵敏度极其重要。而大多数天然酶通常存在一些内在不足之处,如对温度和pH敏感、容易被蛋白酶降解、制备和纯化困难等,这些不利因素限制了传统免疫检测方法的进一步应用,而与天然酶相比,纳米酶具有催化活性高,比表面积大,稳定性良好以及成本低可大量生产等优点,可以弥补这些局限性。

浙江大学鲜于运雷研究员团队总结了纳米抗体和纳米酶的优势及其在免疫测定中的应用[1],重点介绍了具有过氧化物酶、磷酸酶和氧化酶活性的纳米酶在免疫分析中的应用,讨论了纳米抗体和新型纳米酶在实际应用中所面临的挑战。

图1. 纳米抗体和纳米酶提高免疫分析的特异性和灵敏度

作者从免疫检测的特异性和灵敏度出发,讨论了纳米抗体和纳米酶在免疫测定中的应用。首先总结了纳米抗体目前在大分子如蛋白类生物标志物、细菌或病毒等微生物以及小分子如真菌毒素、环境污染物等领域的应用。之后,作者重点介绍了常见的具有类过氧化物酶如贵金属纳米酶、金属氧化物纳米酶、金属有机框架纳米酶、混合纳米酶、多种金属混合纳米酶;具有类磷酸酶活性的CeO2纳米酶和具有氧化酶活性的Au@Pt纳米酶、锰类氧化物纳米酶、金属有机框架纳米酶、类漆酶纳米酶以及这些纳米酶在免疫检测中的应用。

尽管有多种优势,纳米酶目前仍存在如下局限性:首先,许多纳米酶具有多种酶活,对底物的选择性较差。其次,纳米酶与抗体偶联会影响抗体活性和识别能力。此外,大多数研究集中在类过氧化物酶纳米酶用于免疫测定,对碱性磷酸酶关注较少,开发具有类碱性磷酸酶活性的纳米酶有利于进一步拓宽纳米酶在免疫检测中的应用。值得注意的是,目前已开发的免疫测定法大都单独采用纳米抗体作为识别元件或采用纳米酶催化底物显色,而不是将纳米抗体和纳米酶作为一个整体,这不利于同时提高免疫检测的灵敏度和特异性。针对这一挑战,研究人员应该关注构建纳米抗体和纳米酶的复合物,从而同时发挥纳米抗体和纳米酶的优势。纳米抗体和纳米酶复合物的成功构建和应用可大大提高检测的准确度和稳定性,简化操作步骤,缩短测定时间,推动免疫检测向更加快速、灵敏、特异的方向发展。

论文信息:

Nanobody and nanozyme-enabled immunoassays with enhanced specificity and sensitivity

Yidan Wang,Yunlei Xianyu*

Small Methods

DOI: 10.1002/smtd.202101576

原文链接:https://doi.org/10.1002/smtd.202101576