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基于金纳米颗粒的免疫层析试纸条用于快速检测猪圆环病毒2型

期刊:Microbiology SpectrumDOI:10.1128/spectrum.01953-22

本研究由来自中国多个研究机构的科研团队共同完成,主要作者包括Min Jiang、Aiping Wang、Yaning Sun、Yuan Li、Yumei Chen、Jingming Zhou、Hongliang Liu、Peiyang Ding、Yanhua Qi、Ning Li和Gaiping Zhang。研究团队来自郑州大学、河南农业大学、北京大学、兰州大学等机构,研究得到了河南省免疫生物学重点实验室的支持。该研究于2023年7月19日发表在《Microbiology Spectrum》期刊上,题为《Development of a Gold Nanoparticle-Based Immunochromatographic Strip for Rapid Detection of Porcine Circovirus Type 2》。

研究背景

猪圆环病毒2型(Porcine Circovirus Type 2, PCV2)是全球养猪业中一种重要的病原体,能够引发猪圆环病毒相关疾病(PCVAD),导致严重的经济损失。PCV2的衣壳蛋白(Cap蛋白)是病毒的唯一结构蛋白,也是主要的免疫原性蛋白。目前,PCV2疫苗的研究和生产依赖于对病毒颗粒或Cap蛋白的检测。然而,传统的检测方法如Western Blot(WB)、间接免疫荧光(IFA)和酶联免疫吸附试验(ELISA)等,虽然准确,但操作复杂、耗时长、成本高。因此,开发一种快速、简便、可靠的检测方法对于PCV2疫苗研究具有重要意义。

研究流程

本研究旨在开发一种基于金纳米颗粒(Gold Nanoparticle, AuNP)的免疫层析试纸条,用于快速检测PCV2病毒颗粒或Cap蛋白。研究流程主要包括以下几个步骤:

  1. 单克隆抗体的制备与筛选
    研究首先通过免疫小鼠制备了针对PCV2的单克隆抗体(mAbs),并通过ELISA和免疫过氧化物酶单层试验(IPMA)筛选出6种特异性较高的单克隆抗体(3B6、3G8、3G11、6A4、7D12和12E8)。这些抗体能够识别PCV2的Cap蛋白,其中12E8、3G11和6A4表现出较高的反应活性。通过Western Blot进一步验证,发现3B6、3G8、3G11和6A4识别线性表位,而7D12和12E8可能识别构象表位。

  2. 抗体对的筛选与优化
    研究团队通过点条试验筛选出最佳的抗体对(12E8和3G8-AuNPs),用于后续试纸条的制备。该抗体对在检测PCV2时表现出最强的反应性。

  3. 金纳米颗粒的制备与表征
    金纳米颗粒通过柠檬酸钠还原法制备,并通过透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)进行表征。研究确定了3G8抗体与金纳米颗粒的最佳结合浓度,并验证了其稳定性。

  4. 免疫层析试纸条的制备与性能评估
    试纸条由样品垫、结合垫(含金纳米颗粒标记的抗体)、检测膜(含检测线和控制线)和吸收垫组成。研究通过一系列实验评估了试纸条的灵敏度、特异性、重复性和稳定性。结果表明,试纸条对PCV2的检测限为10^3.18 TCID50/mL,对PCV2 Cap蛋白的检测限为2.03 mg/mL,且无与其他猪病毒(如PCV1、PCV3、PRRSV等)的交叉反应。试纸条在室温干燥状态下可稳定保存12个月,检测结果可在5分钟内通过肉眼观察获得。

主要结果

  1. 灵敏度
    试纸条对PCV2病毒颗粒的检测限为10^3.18 TCID50/mL,对PCV2 Cap蛋白的检测限为2.03 mg/mL,比传统的Western Blot方法灵敏度高出8倍。

  2. 特异性
    试纸条对PCV2具有高度特异性,未观察到与PCV1、PCV3及其他常见猪病毒(如PRRSV、CSFV、PRV等)的交叉反应。

  3. 重复性与稳定性
    试纸条在不同批次间的重复性良好,且在室温干燥状态下可稳定保存12个月,检测性能未发生显著变化。

研究结论

本研究成功开发了一种基于金纳米颗粒的免疫层析试纸条,用于快速检测PCV2病毒颗粒或Cap蛋白。该试纸条具有高灵敏度、高特异性、操作简便、检测快速等优点,适用于PCV2疫苗研究中的实时抗原监测。研究为PCV2疫苗的研发和生产提供了一种高效、可靠的检测工具,具有重要的科学和应用价值。

研究亮点

  1. 高灵敏度与特异性
    试纸条对PCV2的检测灵敏度显著高于传统方法,且无与其他猪病毒的交叉反应。

  2. 快速检测
    检测结果可在5分钟内通过肉眼观察获得,极大提高了检测效率。

  3. 稳定性与重复性
    试纸条在室温下可稳定保存12个月,且不同批次间的重复性良好。

  4. 应用前景
    该试纸条为PCV2疫苗研究提供了一种简便、可靠的检测方法,具有广泛的应用前景。

其他有价值的内容

本研究还探讨了试纸条在PCV2病毒复制和Cap蛋白纯化过程中的应用潜力,能够有效监测抗原含量,避免不必要的下游操作。未来研究将进一步探索新型标记纳米材料,以提高试纸条的灵敏度,扩展其在PCV2临床感染监测中的应用。

本研究为PCV2抗原检测提供了一种高效、可靠的解决方案,具有重要的科学意义和应用价值。

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