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Zusammenfassung: Biokonjugation ist entscheidend für die Funktionalisierung von Nanomaterialien in biomedizinischen Anwendungen, jedoch haben bestehende Methoden oft Schwierigkeiten mit der Ortsspezifität, kontrollierten Orientierung, Stabilität und Biofouling. Hier wird eine universelle Biokonjugationsstrategie vorgestellt, um Nanopartikel mit bispezifischen Antikörperfragmenten (BsAb-Fs) zu funktionalisieren, um eine robuste Funktionalisierung mit beliebigen Proteinbindern für die präzisionsmedizin zu ermöglichen. Die kontrollierte Biokonjugation basiert auf hochaffinen BsAb-Fs (Kd≈nM-Bereich), die ortsspezifisch an mit Methoxy-Polyethylenglykol (mPEG) beschichtete Nanopartikel konjugiert sind und dabei die programmierbare Bindungsstelle für optimale Orientierung erhalten bleibt. Die Biokonjugation von BsAb-Fs an Nanopartikel optimiert die Oberflächenpräsentation und räumliche Orientierung und verbessert die Zielbindung. Die Robustheit dieser Strategie wird für die Einzelzytokin-Detektion in komplexen biologischen Umgebungen mit surface-enhanced Raman scattering (SERS) unter Verwendung aktiver Einzelpartikel SERS-Nanotags demonstriert. Die auf BsAb-Fs basierende Biokonjugation von SERS-Nanotags reduziert die Batch-zu-Batch-Variabilität und verbessert die kolloidale Stabilität, was die Leistung von SERS-basierten Immun-Assays im Vergleich zu kovalenten Biokonjugationsmethoden verbessert. Diese Arbeit wendet diese Strategie für die gleichzeitige Detektion von drei wichtigen Zytokinen an, die die Entzündungsreaktion regulieren (menschliches TNF-α, IL-12, IL-1β) mit außergewöhnlicher Spezifität und Empfindlichkeit und erreicht eine Attomol-Level-Detektion von Zytokinen. Die klinische Evaluierung erfolgt durch die Messung der Zytokine in Patienten mit majorer Depression, was das Potenzial dieses neuartigen Biokonjugationsansatzes für Diagnostik und personalisierte Medizin hervorhebt.
Anderson et al. (Sun,) haben diese Frage untersucht.