尽管干眼症的患病率很高,但它经常被低估,并可能导致患者的视觉功能和生活质量受损。目前,干眼症的诊断基于临床检查,并辅以多项评估眼表和泪膜生成的测试。虽然这些测试是干眼症的标准和必要诊断方法,但许多临床医生和研究人员报告说需要识别、验证和检测泪液生物标志物以帮助得出结论性诊断,尤其是在症状与存在相关的情况下自身免疫性疾病。

  已有工作证明,聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)P(NIPAM-co-MAA)纳米凝胶能够通过与折射率增加相关的浊度增加来充当信号转导剂。这些 P(NIPAM-co-MAA)纳米凝胶可用作高等电点泪液蛋白受体或蛋白质保护剂。静电相互作用是大块纳米凝胶水平上蛋白质-聚合物相互作用的主要驱动力。通过使用贵金属,基于等离子体的传感可用于实现增加的蛋白质识别和结合。具体而言,具有更长(即红移)局域表面等离子体共振 (LSPR) 波长的贵金属纳米材料对局部折射率具有更高的敏感性。使 LSPR 波长红移的一种方法是增加纳米材料的纵横比。关于用于研究蛋白质结合,LSPR 吸收波长将高度依赖于蛋白质结合的纳米材料的位置。为了克服这个问题,可以利用各向同性的球形金纳米壳来促进更均匀的传感响应。此外,与金胶体相比,金纳米壳还表现出更长的 LSPR 波长,可用于各种生物传感应用。

  德克萨斯大学合成了阴离子水凝胶涂层的金纳米壳(AuNSs),并将其构建成无标记生物传感器,用于检测与干眼症相关的高等电点泪液生物标志物。水凝胶涂层中包含定制的醛功能化低聚(乙二醇)丙烯酸酯(Al-OEGA),通过与选择表面上存在的溶剂可及的赖氨酸残基形成动态共价(DC)亚胺键来增强泪液蛋白质识别。结果表明,水凝胶包覆的单体与选择的泪液蛋白形成离子键和DC键,由于AuNS在非竞争和竞争环境中表现出的最大局部表面等离子体共振波长的变化,大大增强了蛋白质识别。在商用混合人类眼泪中验证开发的生物传感器揭示了临床转化以建立干眼症诊断方法的潜力。

图 1. 水凝胶涂层金纳米壳的合成。

图 2.缓冲液中高 (a, b) 和低等电点 (c, d) 蛋白质的水凝胶涂层 AuNS Δλ LSPR值的量化 。

图 3.在缓冲液中稀释的混合人类眼泪的水凝胶涂层 AuNS Δλ LSPR值的量化 。

  相关论文以题为 Electrostatic and Covalent Assemblies of Anionic Hydrogel-Coated Gold Nanoshells for Detection of Dry Eye Biomarkers in Human Tears 发表在 《 Nano Lett. 》 上。 通讯作者 是 德克萨斯大学 Nicholas A. Peppas 、 Eric V. Anslyn 。


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