深圳大学许太林Anal. Chem.：定向抗体组装MOFs用于可穿戴汗液皮质醇检测

研究内容

皮质醇水平可以反映人们的心理压力，有助于诊断肾上腺疾病，也与几种精神疾病有关。

深圳大学许太林开发了一种以皮质醇单克隆抗体为导向的方法来修改免疫传感器，用于可穿戴的无标签和持久的汗液皮质醇检测。作者还设计了一个完整的集成系统，用于在几名志愿者身上进行汗液皮质醇生物传感，结果表明，该可穿戴传感器适用于实际的皮质醇检测，线性检测范围从1 pg/mL到1 μg/mL，检测下限为0.26 pg/mL。此外，可穿戴传感器在检测皮质醇方面表现出良好的持久性，储存9天后仅衰减4.1%。相关工作以“Oriented Antibody-Assembled Metal-Organic Frameworks for Persistent Wearable Sweat Cortisol Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.MOFs和皮质醇单克隆抗体通过简单的一步方法自组装形成Zn2(mIM)2(CO3)*Cmab(ZIF-C*Cmab，骨架中的CO32-阴离子来源于大气CO2），分散在PEDOT:PSS溶液中，然后将其修饰到用普鲁士蓝(PB)电沉积的丝网印刷碳电极上，用于使用微分脉冲伏安法（DPV）检测皮质醇。

要点2.在这种抗体导向的免疫传感器上，片段可结晶(Fc)区域部分插入金属有机框架(MOF)中，皮质醇单克隆抗体(Cmab)的抗体结合区域通过选择性生长和自组装暴露在MOF表面。抗体在MOF中的这种有序和定向的包埋导致了优异的抗体活性以及改进的稳定性和抗原结合能力。

要点3.作者设计了一个完整的集成系统，用于在几名志愿者身上进行汗液皮质醇生物传感，结果表明，该可穿戴免疫传感器具有良好的电化学活性，对皮质醇的检测具有良好的再现性、稳定性和抗干扰性。线性检测范围从1 pg/mL到1 μg/mL，检测下限为0.26 pg/mL。此外，可穿戴传感器在检测皮质醇方面表现出良好的持久性，储存9天后仅衰减4.1%。

该工作代表了一种简单定向的抗体组装方法，以提高抗体的稳定性，为长期连续检测汗液生物标志物迈出了重要一步。

研究图文

图1. 可穿戴无创人体汗液皮质醇传感器示意图。

图2.（A）抗体和MOF前驱体(HmIM、Zn2+、CO32-)的示意图。（B）抗体在抗体的可结晶片段(Fc)区域诱导锌基MOF(ZIF-C)的生长以形成ZIF-C*Cmab。（C）ZIF-C*Cmab的凝集物。（D）ZIF-8和（E）ZIF-C*Cmab的SEM。ZIF-C*Cmab的EDS光谱（F）和元素映射图像（G）。（H）ZIF-8和ZIF-C*Cmab的FTIR光谱。

图3. 电极修饰步骤中，不同电极在5 mM Fe(CN)63-/4-中的（A）CV和（B）Nyquist图。（C）皮质醇传感器在不同扫描速率下的CV。插图：峰值电流(氧化和还原)与扫描速率的校准图。（D）SPCE/PB和（E）SPCE/PB/PEDOT:PSS/ZIF-C*Cmab电极在0.1 M PBS溶液(pH＝7.4)中测量的第一和第50圈的CV。（F）CV的氧化峰值电流随着扫描周期的增加而减小。（G）人工汗液中免疫传感器的DPV含有不同的皮质醇浓度(1 pg/mL至1 μG/mL)。（H）免疫传感器在不同皮质醇浓度下的校准曲线。（I）免疫传感器的选择性测试。（J）免疫传感器从不同弯曲时间(弯曲半径，1.5cm)恢复后的CV。（K）用5种免疫传感器验证1 ng/mL皮质醇的传感器再现性。（L）储存时间对免疫传感器的影响。数据表示为平均值±标准差(n=3)。

图4. 用可穿戴免疫传感器演示无线汗液皮质醇检测。

文献详情

Oriented Antibody-Assembled Metal-Organic Frameworks for Persistent Wearable Sweat Cortisol Detection

Guang Tian, Zhongzeng Zhou, Mengmeng Li, Xiangnan Li, Tailin Xu,* Xueji Zhang

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02392