通过多价蛋白质结合能力纳米级水凝胶的尺寸和交联控制来调节表面等离子体共振响应

摘要

表面等离子体共振 (SPR) 现象已被广泛研究以检测生物分子，因为它们具有高灵敏度和确定生物分子与动力学信息的相互作用的能力。然而，在与目标生物分子相关的特定浓度范围内进行高选择性检测仍然是一项具有挑战性的任务。最近，我们开发了生物响应纳米级水凝胶，通过多价蛋白结合 (MPB) 事件与包括 IL-2 在内的目标生物分子选择性地增强 SPR 信号，我们能够展示对目标生物分子的卓越选择性，而对非特异性和单价结合事件的反应最小。在这项工作中，我们系统地探索了具有 MPB 能力的纳米级水凝胶的物理特性与其在程序性细胞死亡蛋白 1 抗体 (PD-1Ab) 作为模型靶生物分子存在下诱导的 SPR 反应之间的关系。首先，我们开发了一种合成方案，通过控制各种反应参数来构建具有不同尺寸（从 400 nm 到 1 μm）和交联度（从2 至 8%）。然后，通过将具有 MPB 能力的 PD-1 受体结合到 NH 表面以形成 PD-1 响应的纳米级水凝胶 (PNH)，研究了其 SPR 响应的水凝胶尺寸和交联依赖性。我们的结果揭示了适当的水凝胶尺寸方案和交联度，用于在几 nM 和 1 μM 之间的特定浓度范围内有效检测 PD-1Ab。总体而言，我们的研究表明，通过调整纳米级水凝胶基质的物理特性，可以调节基于 MPB 的 SPR 传感器的灵敏度和检测范围，从而可能有利于临床应用，例如监测各种治疗性生物分子。

Jie Ying Teoh, Suhwan Jeon , Bora Yim , Hae Min Yang , Yunseo Hwang , Juhui Kim , Su-Kyoung Lee , Eunyoung Park , Tae Yeon Kong , So Youn Kim , Yongdoo Park , Young Gyu Kim , Jongseong Kim * , and Dongwon Yoo *

ACS Biomaterials Science & Engineering  2022, 8, 7, 2878-2889