近日，中科院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所研究員郭振、周連群團隊，在ACS Applied Materials & Interfaces上，發(fā)表了題為《Revealing the Binding Events of Single Proteins on Exosomes Using Nanocavity Antennas beyond Zero-Mode Waveguides》的封面文章。該研究報道了一種超越零模波導納米光學腔，揭示了外泌體表面單個蛋白質(zhì)分子相互作用過程。

封面文章 研究外泌體膜表面單分子相互作用具重要的生物學意義。然而，由于外泌體尺寸小，通常在幾十納米至數(shù)百納米之間，造成檢測外泌體和納米量級蛋白的生物分子之間的結合事件是頗為困難的。因此，科研人員提出了一種超越零模波導納米光學腔，更高效激發(fā)單分子熒光，獲得高的信噪比（19.5）、良好的占有率（12%-23%），克服了大體積生物材料加載的納米腔尺寸限制。

進一步，科研人員探索了超越零模波導納米光學腔對外泌體表面蛋白質(zhì)結合事件的動態(tài)成像。利用這一方法，該工作測量出外泌體表面的單個跨膜CD9蛋白與其單克隆抗體之間的結合事件，表明探測單分子事件的范圍突破了零模波導孔的物理尺寸的限制，可用于分析從幾十納米到數(shù)百納米的單個分子與生物材料的相互作用，如微囊泡和凋亡體等。該研究為探討外泌體表面分子的相互作用提供了方法，有望應用于外泌體作用機制研究、藥物篩選、腫瘤診療等場景。

超越零模波導納米光學腔的工作原理示意圖。（a）納米光學腔的光學檢測系統(tǒng)示意圖；（b）傳統(tǒng)光波導的原理示意圖；（c）納米光學腔的原理示意圖。

外泌體表面單個蛋白質(zhì)分子結合過程中熒光信號強度的實時記錄。（a、d）對照組的熒光信號實時記錄結果；（b）實驗組的熒光信號實時記錄結果；（c）對實驗組的熒光漂白步驟統(tǒng)計；（e）傳統(tǒng)顯微方法獲得的熒光信號實時記錄結果；（f）對傳統(tǒng)顯微方法的熒光漂白步驟統(tǒng)計；（g）單個納米光學腔內(nèi)熒光隨時間變化過程的影像照片。 研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等的支持。

相關鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c11077