南湖新聞網訊（通訊員 張夢佳）5月13日，星空体育网站入口官网動物科學技術學院、動物醫學院何啟蓋教授團隊和湖北中醫藥大學檢驗學院納米生物傳(chuan) 感中心張國軍(jun) 教授團隊、北京大學張誌勇教授團隊共同合作在BioMed Central出版社旗下的國際權威期刊Journal of Nanobiotechnology上發表題為(wei) “A Portable Transistor Immunosensor for Fast Identification of Porcine Epidemic Diarrhea Virus”的研究論文。該研究開發並驗證了一種基於(yu) 浮柵碳納米管場效應晶體(ti) 管（FG CNT-FET）的便攜式免疫傳(chuan) 感器，用於(yu) 快速、靈敏、準確地識別PEDV。
豬流行性腹瀉（PED）是由豬流行性腹瀉病毒（PEDV）引起的一種急性、高度傳(chuan) 染性的豬腸道傳(chuan) 染病，主要是在仔豬中引起水樣腹瀉、嘔吐、脫水，甚至死亡。1977年在比利時首次發現PEDV，該病毒在2010年末在我國大肆流行，其發病率幾乎為(wei) 100%，死亡率更是高達50%—90%，這對我國的養(yang) 豬業(ye) 造成了災難性的經濟損失。因此，為(wei) 了有效阻斷PEDV的傳(chuan) 播，預防重大疫情的發生，開發建立快速有效的檢測方法至關(guan) 重要。
場效應晶體(ti) 管（FET）是一種生物傳(chuan) 感平台，具有出色的靈敏度、無標記和實時檢測、低成本和易於(yu) 集成等特點。目前，基於(yu) FET的生物傳(chuan) 感器越來越多地應用於(yu) 各種生物標誌物的檢測。在各種納米材料中，碳納米管（CNTs）是FET生物傳(chuan) 感器的理想通道材料，因為(wei) 它們(men) 具有超薄的厚度、優(you) 異的電性能和良好的生物相容性。在之前的研究中已經構建了一個(ge) 即插即用的浮柵CNT場效應晶體(ti) 管（FG CNT-FET）生物芯片，集成了一個(ge) 智能便攜式讀取器。它與(yu) 改良的CRISPR/Cas12a係統相結合，引入了G-三鏈結構報告基因，實現了對心肌肌鈣蛋白I的超靈敏和即時檢測，顯示了良好的應用前景。在此基礎上，本研究利用抗原抗體(ti) 的高親(qin) 和力，製備並純化了能夠與(yu) PEDV-S蛋白特異性結合的單克隆抗體(ti) 。然後，將抗體(ti) 用FG CNT-FET芯片進一步功能化，製成用於(yu) 檢測PEDV病毒粒子的免疫傳(chuan) 感器FG CNT-FET。
由於(yu) 抗原－抗體(ti) 的高親(qin) 和性和 FG CNT-FET 的高κ介電層工藝，所開發的生物傳(chuan) 感器具有較高靈敏度和特異性。該免疫傳(chuan) 感器能在1分鍾內(nei) 完成檢測，並準確區分PEDV和豬德爾塔冠狀病毒（PDCoV），同時對PEDV-S蛋白及PEDV病毒粒子的檢測閾值可分別低至8.1 fg/mL（重組PEDV-S蛋白）和100.14 TCID50/mL （PEDV病毒粒子），是迄今為(wei) 止報道的PEDV抗原檢測方法所能達到的最低值。此外，由於(yu) 該傳(chuan) 感器小巧便攜，可作為(wei) 現場部署的芯片讀出器，以“sample in - answer out”的方式實現PEDV的快速有效檢測，為(wei) 進一步在農(nong) 場大規模現場監測傳(chuan) 染病提供了可能。
檢測PEDV病毒粒子的免疫傳(chuan) 感器FG CNT-FET流程示意圖
湖北中醫藥大學博士生胡曉和星空体育网站入口官网博士後張夢佳為(wei) 論文共同第一作者，何啟蓋教授、張誌勇教授和張國軍(jun) 教授為(wei) 論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃項目（2022YFB3204403）的大力資助。
審核人 李文濤
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12951-024-02440-5
【英文摘要】
Widespread distribution of porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) has led to catastrophic losses to the global pig farming industry. As a result, there is an urgent need for rapid, sensitive and accurate tests for PEDV to enable timely and effective interventions. In the present study, we develop and validate a floating gate carbon nanotubes field-effect transistor (FG CNT-FET)-based portable immunosensor for rapid identification of PEDV in a sensitive and accurate manner. To improve the affinity, a unique PEDV spike protein-specific monoclonal antibody is prepared by purification, and subsequently modified on FG CNT-FET sensor to recognize PEDV. The developed FET biosesensor enables highly sensitive detection (LoD: 8.1 fg/mL and 100.14 TCID50/mL for recombinant spike proteins and PEDV, respectively), as well as satisfactory specificity. Notably, an integrated portable platform consisting of a pluggable FG CNT-FET chip and a portable device can discriminate PEDV positive from negative samples and even identify PEDV and porcine deltacoronavirus within 1 min with 100% accuracy. The portable sensing platform offers the capability to quickly, sensitively and accurately identify PEDV, which further points to a possibility of point of care (POC) applications of large-scale surveillance in pig breeding facilities.
