2024年8月，重点实验室袁若教授和周莹老师课题组在《Analytical Chemistry》（IF 6.7）上在线发表了题为“Highly Specific Aptamer−Antibody Birecognized Sandwich Module for Ultrasensitive Detection of a Low Molecular Weight Compound”的研究论文。

研究背景

保障食品安全不仅满足人民群众对美好生活的需要，也是我国食品科技创新发展的重要使命。而食品安全快速检验技术的检测准确度低和灵敏度差一直是限制食品营养安全保障水平的瓶颈问题。鉴于大位阻的双抗体难以同时靶标低分子质量目标物，造成双抗夹心模式检测毒素小分子容易产生高假阴性的技术难题。本工作设计、开发了高特异性的抗体-适体双识别小分子模型用于高效筛查玉米制品中的玉米赤霉烯酮（ZEN）。首先，将单克隆抗体标记在刚性DNA四面体的顶点，抑制传感平面上抗体的空间限制效应，增加目标物识别的动力学。并以结构灵活的适配体替换双抗夹心中的二抗，降低目标物识别的热力学，高特异地靶标生物毒素。进一步，以表面限域增强电致化学发光（ECL）的铜纳米簇（Cu NCs）复合物作为信号探针，构建灵敏ECL生物传感平台用于生物毒素的灵敏检测，显著提高食品样本中毒素分子的筛查效率。本工作不仅为高特异目标物识别模型提供理论指导依据，还提供一种可用于食品安全分析检验的新方法。

（A）适体-ZEN-抗体复合物与（B）二抗-ZEN-抗体复合物的解离常数（Kd）和Gibbs自由能（ΔG）对比；（C）基于适体-抗体双识别模型的ECL生物传感器构建示意图；及（D）基于双抗体夹心的ECL生物传感器构建示意图。

研究内容

在本研究中，如下图所示，所设计的适配体-抗体双识别夹心通过核酸适配体亲和性和特异性评价技术导则（GB/T 40187-2021）计算解离常数及分子对接与分子动力学模拟，明确该模型可实现高特异性识别毒素小分子。同时，相较于经典快检方法ELISA展现了高的阳性、阴性预测值，和低的假阳性率、假阴性率。

研究意义

综上所述，我们首次采用适配体-抗体双识别生物传感器对ZEN进行超灵敏ECL检测。该传感器将抗体固定在TDN的顶点上，适配体作为结合诱导的DNA步行器。因此，具有较低的热力学和良好的动力学，可准确地识别小分子目标物。与传统双抗体夹心法相比，具有较高的阳性预测值和阴性预测值，较低的假阳性率和假阴性率。此外，由于Cu NCs的非辐射跃迁受到静电相互作用的抑制，信号探针具有较高的ECL效率，从而提高了探测灵敏度。该传感平台成功应用于霉变玉米粉中ZEN的痕量检测，在食品分析中具有好的应用潜力。