【设备更新】MST技术在纳米颗粒检测中的解决方案

方案标题：MST技术在纳米颗粒检测中的解决方案

检测样品：纳米颗粒

检测项目：结合亲和力

应用领域：病毒学；生物工程

方案摘要：

纳米抗体具有分子小、水溶性好、亲和性和稳定性高、特异性强、易于表达生产且能进一步修饰等优点，在多个领域内都有极大的应用前景。但不同表面特性的纳米粒子与蛋白质之间的相互作用的亲和力等指标，仍然缺乏相关研究。MST 技术是通过激光在溶液中产生精确而短暂的温度变化从而检测配体结合引起的荧光强度变化，结合检测不受由配体结合引起的粒径和分子量变化限制。

对于纳米颗粒与蛋白间的亲和力检测也能轻松应对！

方案详情:

MST应用案例——蛋白质和纳米颗粒互作

靶向乳酸代谢的工程仿生纳米颗粒治疗胶质瘤

乳酸代谢异常在肿瘤发生发展中发挥重要作用，因此乳酸代谢调控拥有巨大的抗癌治疗潜力。

2022年，中科院过程所与合作单位针对胶质母细胞瘤 (GBM) 中乳酸水平随肿瘤恶性程度逐步升高，开发出新型仿生纳米颗粒，探索GBM协同治疗新策略。研究人员利用GBM中乳酸水平升高，选择血红蛋白（Hb）和乳酸氧化酶（LOX）作为代谢治疗工具，抑制GBM细胞增殖。另一方面，乳酸代谢产物过氧化氢（H2O2）可进一步用于针对GBM的化学激发光动力学治疗（PDT），治疗工具为化学发光剂CPPO和光敏剂Ce6。 

研究人员使用Monolith检测到Hb和LOX蛋白均可以直接结合CPPO。因此,Hb，LOX，CPPO和Ce6可一步自组装并封装进膜材料中，形成仿生纳米颗粒。进一步实验显示，该仿生纳米颗粒可穿透血脑屏障，实现GBM的靶向递送。而在GBM小鼠模型中，仿生纳米颗粒表现出显著的抗癌作用，展示了靶向乳酸代谢的治疗策略在GBM中良好的临床应用前景。 

Lu, G., Wang, X., Li, F. et al. Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma. Nat Commun 13, 4214 (2022).

多肽修饰的纳米颗粒抑制病毒侵染

甲型流感病毒通过血凝素HA 特异性识别靶细胞表面的唾液酸侵染宿主，因此多年以来，研究人员一直致力于开发偶联有HA 配体的scaffolds（如高分子材料、脂质体或纳米金颗粒），竞争结合病毒来阻止其侵染宿主细胞。

研究人员使用MST 技术在体外验证了病毒颗粒与纳米颗粒间的相互作用并找到了最佳的颗粒大小及多肽修饰密度。其他技术非常难甚至无法检测病毒与纳米颗粒这样的复杂样品，而MST 技术可以通过亲脂性探针（十八烷基罗丹明B）标记病毒，非常灵敏的检测到纳米颗粒结合引起的荧光信号变化。

Lauster, D., Glanz, M., Bardua, M., Ludwig, K., Hellmund, M., Hoffmann, U., et al. Multivalent peptide–nanoparticle conjugates for influenza-virus inhibition. Wiley-Blackwell Online Open, 56(21), doi:10.1002/anie.201702005 (2017).

核酸适配体修饰的纳米颗粒探针

纳米颗粒在医学影像、分子诊断、靶向治疗等方面具有广泛应用。

双酚A（Bisphenol A，BPA）广泛用于制造塑料瓶，食品罐内涂层等，同时它又是一种已知的内分泌干扰素，威胁胎儿和儿童的健康。研究人员研发出一种纳米颗粒探针，将双酚A 固定到金纳米颗粒上，可通过竞争结合的方式定量病患儿童血液中的双酚A 含量，指导医生的诊断和治疗。应用MST 技术，研究人员检测了纳米颗粒探针与双酚A 核酸适配体之间的相互作用，测定到亲和力为54 nM；这与游离双酚A 和相同适配体的亲和力（10 nM）差异不大。说明固定到金纳米颗粒上没有影响双酚A 与适配体的结合。

MST 技术不受相互作用分子大小的限制，纳米颗粒，甚至是更大的病毒颗粒与配体的相互作用，都可以应用MST 技术进行测定。

Marks, H. L., Pishko, M. V., Jackson, G. W. & Cote, G. L. Rational design of a bisphenol A aptamer selective surface-enhanced Raman scattering nanoprobe. Analytical chemistry 86, 11614-11619, doi:10.1021/ac502541v (2014).

Pant, K. et al. Surface charge and particle size determine the metabolic fate of dendritic polyglycerols. Nanoscale 9, 8723-8739, doi:10.1039/c7nr01702b (2017).