德克薩斯大學：檢測人淚液標志物的金納米核殼水凝顆粒

　　盡管干眼癥的患病率很高，但它經常被低估，并可能導致患者的視覺功能和生活質量受損。目前，干眼癥的診斷基于臨床檢查，并輔以多項評估眼表和淚膜生成的測試。雖然這些測試是干眼癥的標準和必要診斷方法，但許多臨床醫生和研究人員報告說需要識別、驗證和檢測淚液生物標志物以幫助得出結論性診斷，尤其是在癥狀與存在相關的情況下自身免疫性疾病。

　　已有工作證明，聚（N-異丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸）P（NIPAM-co-MAA）納米凝膠能夠通過與折射率增加相關的濁度增加來充當信號轉導劑。這些 P(NIPAM-co-MAA)納米凝膠可用作高等電點淚液蛋白受體或蛋白質保護劑。靜電相互作用是大塊納米凝膠水平上蛋白質-聚合物相互作用的主要驅動力。通過使用貴金屬，基于等離子體的傳感可用于實現增加的蛋白質識別和結合。具體而言，具有更長（即紅移）局域表面等離子體共振 (LSPR) 波長的貴金屬納米材料對局部折射率具有更高的敏感性。使 LSPR 波長紅移的一種方法是增加納米材料的縱橫比。關于用于研究蛋白質結合，LSPR 吸收波長將高度依賴于蛋白質結合的納米材料的位置。為了克服這個問題，可以利用各向同性的球形金納米殼來促進更均勻的傳感響應。此外，與金膠體相比，金納米殼還表現出更長的 LSPR 波長，可用于各種生物傳感應用。

　　德克薩斯大學合成了陰離子水凝膠涂層的金納米殼(AuNSs)，并將其構建成無標記生物傳感器，用于檢測與干眼癥相關的高等電點淚液生物標志物。水凝膠涂層中包含定制的醛功能化低聚（乙二醇）丙烯酸酯（Al-OEGA），通過與選擇表面上存在的溶劑可及的賴氨酸殘基形成動態共價（DC）亞胺鍵來增強淚液蛋白質識別。結果表明，水凝膠包覆的單體與選擇的淚液蛋白形成離子鍵和DC鍵，由于AuNS在非競爭和競爭環境中表現出的最大局部表面等離子體共振波長的變化，大大增強了蛋白質識別。在商用混合人類眼淚中驗證開發的生物傳感器揭示了臨床轉化以建立干眼癥診斷方法的潛力。

圖 1. 水凝膠涂層金納米殼的合成。

圖 2.緩沖液中高 (a, b) 和低等電點 (c, d) 蛋白質的水凝膠涂層 AuNS Δλ LSPR值的量化 。

圖 3.在緩沖液中稀釋的混合人類眼淚的水凝膠涂層 AuNS Δλ LSPR值的量化 。

　　相關論文以題為 Electrostatic and Covalent Assemblies of Anionic Hydrogel-Coated Gold Nanoshells for Detection of Dry Eye Biomarkers in Human Tears 發表在 《 Nano Lett. 》 上。 通訊作者 是 德克薩斯大學 Nicholas A. Peppas 、 Eric V. Anslyn 。