使用单个免疫等离子体纳米探针对TGF-β进行细胞检测

文章来源：发布时间：2025-04-03 08:53:07浏览数量：

主要研究成果：

（1）利用免疫等离子金纳米探针，建立了一种简单、灵敏、选择性好的检测TGF-β的等离子免疫分析方法。

（2）通过测量纳米探针的 LSPR 光谱位移，可以在低浓度水平高选择性地检测细胞中的TGF-β。

TGF-β(转化生长因子-β)是一种众所周知的疾病相关生物标志物，与纤维化疾病以及许多器官中癌症的发生和进展有关。因此，TGF-β和类似生物标志物的定量和灵敏检测对于早期诊断的患者治疗至关重要。在许多研究中，TGF-β的检测通常是通过基于荧光或吸光度的免疫测定法进行的。然而，用于检测TGF-β的常规方法存在问题，包括使用耗时的样品预处理步骤和用于信号放大的多种试剂以及难以从活细胞中实时检测。在此，本研究展示了一种使用免疫等离子体金纳米探针监测细胞外和细胞内环境中TGF-β水平的有效方法。通过测量纳米探针的局域表面等离子体共振( LSPR )光谱位移，可以在低浓度水平高选择性地检测细胞中的TGF-β。所提出的LSPR免疫传感器的概念如Figure 1。由于TGF-β与纳米探针上的抗体发生特异性结合，使得单个免疫等离子体金纳米探针的散射峰发生偏移，从而能够在一定的应力条件下检测细胞外分泌的TGF-β。此外，内化的纳米探针可以根据散射颜色的明显变化以及单个纳米探针散射光谱的红移来成像和检测细胞内TGF-β的表达水平。

Figure 1. 用免疫等离子金纳米探针检测细胞TGF-β的示意图。( i )活细胞中细胞应激诱导的细胞内TGF-β的成像和检测。( ii )细胞外分泌的TGF-β可以通过纳米探针与分泌的TGF-β结合后散射颜色的变化来监测。

3种不同条件下细胞内部纳米探针的暗场散射图像和散射光谱如Figure 2所示，在正常细胞条件下(Figure 2a)，观察到与单个纳米探针相对应的亮绿色斑点，表明金纳米探针被成功递送到细胞中(Figure 2b)。Figure 2c显示了从选定的探针收集的散射光谱。所选择的9个探针的平均光谱(黑色粗线条)的散射峰位于约552.7±7.8nm。为了评估癌细胞系中的细胞内TGF-β，在人类黑色素瘤皮肤癌来源的A375P细胞中进行了细胞内TGF-β的实时检测(Figure 2d)。以往的研究表明，大多数癌细胞系表达高水平的TGF-β，这与加速疾病进展有关。在癌细胞情况下，与正常细胞相比，探针的散射颜色变得明亮的黄绿色，纳米探针的散射峰大幅红移至571.3±6.7nm (Figure 2e,f)。最后，在HDF细胞暴露于微塑料24h的情况下(Figure 2g)，金纳米探针的散射颜色（Figure 2h）也变为黄绿色，测得探针的平均散射峰值波长为568.9±8.6nm，与癌症细胞系A375P的散射峰值波长相当（Figure 2f，i）。总的来说，探针的可测量的颜色变化和峰值波长的红移表明细胞应激诱导的细胞内TGF-β蛋白与免疫等离子体金纳米探针结合，这表明使用抗体偶联的单金纳米颗粒用于检测和成像活细胞中的细胞内生物标志物具有可行性。

Figure 2. 活细胞内TGF-β的免疫原性检测。利用单个免疫等离子体纳米探针检测细胞内TGF-β的示意图：( a )正常细胞(HDF)，( d )癌细胞(A375P)和( g )微塑料暴露的正常细胞。( b )具有代表性的内化免疫等离子体纳米探针的HDF细胞暗场散射图像。( c ) b中白色圆圈标记的单个纳米探针( i-ix )的散射光谱。( e )内化免疫等离子体纳米探针的A375P细胞暗场图像。( f ) e中白色圆圈标记的单纳米探针( i′- ix′)的散射光谱。( h )含有免疫等离子体纳米探针的HDF细胞与微塑料( 0.5μm , PS)共孵育24 h的暗场图像。( i )在h中用白色圆圈标记的单纳米探针( i′′- ix′′)的散射光谱。

在本研究中，利用金纳米探针获得了具有高灵敏性和选择性的LSPR散射信号，通过测量细胞分泌到细胞外的TGF-β和实时成像细胞内的TGF-β，有效地检测了细胞环境中某些细胞应激诱导的TGF-β水平。这些结果表明，通过替换适当的具有靶标特异性的分子，为其他细胞因子和各种疾病相关分子的检测提供了一个理想的平台。此外，所提出的免疫传感纳米探针可以在活细胞中比色检测目标分子，我们期望细胞外和细胞内条件下检测疾病相关生物标志物的方法将为深入研究疾病机制和疾病的早期诊断提供有价值的策略。

参考文献：Meng, X. M.; Nikolic-Paterson, D. J.; Lan, H. Y. TGF-β: the Master Regulator of Fibrosis. Nat. Rev. Nephrol.

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