作為一種體外診斷技術(shù)，磁性生物傳感技術(shù)是一種結(jié)合了工程技術(shù)、納米技術(shù)和生物技術(shù)新型診斷手段，能夠無損、快速定量復(fù)雜生物成分中的標(biāo)志物，為重大疾病早期診斷、重大疫情防控、醫(yī)院分級診療等提供重要依據(jù)。

近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所董慧課題組、丁古巧課題組、上海科技大學(xué)馬培翔副研究員以及德國于利希研究中心Hans-Joachim Krause教授共同在極低場磁共振系統(tǒng)（ULF NMR）中開發(fā)出檢測病毒和蛋白相互作用的磁性生物傳感技術(shù)。

該技術(shù)將自主設(shè)計(jì)的高性能磁性石墨烯量子點(diǎn)（GPG）與病毒特異性抗體（Ab）偶聯(lián)構(gòu)建生物傳感探針，在磁場強(qiáng)度為0.0001 T 的ULF NMR系統(tǒng)中利用超導(dǎo)量子干涉器（SQUID）實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測（圖A）。該方法全程無需開蓋，具有較高的安全性，同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀察分子的相互作用開展動(dòng)力學(xué)研究。

在本項(xiàng)目中，病毒與探針結(jié)合的時(shí)間動(dòng)力學(xué)過程可在ULF NMR系統(tǒng)中通過實(shí)時(shí)觀測弛豫時(shí)間（T1）的變化來反映（圖B）。經(jīng)一系列優(yōu)化后，該檢測技術(shù)可在2分鐘內(nèi)獲得檢測結(jié)果，檢測靈敏度為248 Particles/mL （圖C）。

圖A. 在ULF NMR系統(tǒng)中使用基于石墨烯量子點(diǎn)的探針進(jìn)行病毒和蛋白相互作用檢測示意圖；

圖B. 探針與病毒結(jié)合的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)；

圖C. 利用磁性生物傳感技術(shù)檢測病毒的檢測靈敏度

該檢測技術(shù)不僅為病毒蛋白相互作用研究提供了新思路，也為新型碳基磁性納米顆粒拓展了應(yīng)用場景，同時(shí)也是ULF NMR系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的一次重要探索，為未來磁性石墨烯量子點(diǎn)在ULF NMR系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。

相關(guān)工作“Magnetic Graphene Quantum Dots Facilitate Closed-Tube One-Step Detection of SARS-CoV-2 with Ultra-Low Field NMR Relaxometry”近期在線發(fā)表于傳感器領(lǐng)域重要期刊Sensors and Actuators B： Chemical，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所博士研究生李永強(qiáng)與上海科技大學(xué)馬培翔副研究員為共同第一作者，上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所楊思維助理研究員、丁古巧研究員和董慧研究員為共同通訊作者。

相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金（11874378、11804353、11774368）、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（19511107100）和中德研究中心促進(jìn)項(xiàng)目（M-0022）的支持。

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https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129786

編輯：jq