在生物医学研究的广阔领域中，每一次技术的微小进步都可能为疾病治疗带来巨大的变革。2024年10月24日，华中科技大学生命科学与技术学院刘钢教授、量准公司黄丽萍博士、中国药科大学孙春萌教授校企联合团队，在 《Advanced Science》期刊发表了题为：Free Electron Density Gradients Enhanced Biosensor for Ultrasensitive and Accurate Affinity Assessment of the Immunotherapy Drugs 的研究论文。

免疫治疗药物在自身免疫疾病治疗中发挥着重要作用，准确的亲和力评估在药物发现、筛选和疗效评估中起着重要作用。无标签亲和生物传感器被公认为是解决这一挑战的可靠和标准技术。然而，传统的检测方法往往存在灵敏度不足、操作复杂或成本高昂等问题。为了解决这一挑战，研究团队创新性地构建了一种新型的自由电子密度梯度增强型MetaSPR（FED-MSPR）生物传感器，通过控制纳米杯阵列表面金属的介电特性，可以在不改变纳米结构设计的情况下轻松调节等离子体共振效应。与传统的单层金芯片相比，FED-MSPR芯片在最佳共振峰处的分辨率提高了四倍。此外，FED-MSPR芯片的灵敏度和品质因数（FOM）分别提高了3.5倍和7.99倍。这一创新不仅提高了检测灵敏度，还增强了芯片的稳定性和均匀性，即使在盐水和酸性介质中也表现出了卓越的耐用性。

新型FED-MSPR生物传感器在准确测定亲和力和动力学速率常数方面表现出卓越的检测性能，在药物检测和动力学分析中具有广泛的适用性。通过高低交错的羧基化表面处理，FED-MSPR传感器的实时动力学曲线的信噪比和基线稳定性得到了显著增强。使用该传感器对Adalimumab和TNF-α蛋白的亲和力进行了评估，得到了良好的动态曲线。这些发现验证了所提出的FED-MSPR生物传感器平台在免疫疗法药物亲和力评估中的成本效益、快速、灵敏度和无需标记的优势，为药物开发中实时质量控制提供了便利，有望在生物制药领域带来更广泛的变革。

图1 使用FED-MSPR生物传感器进行免疫治疗药物亲和力评估的工作流程和原理示意图。(a) 单层(1L)、双层(2L)、三层(3L) 和四层(4L) 金属的纳米杯阵列结构MetaSPR芯片的设计方案和示意图。(b) FED-MSPR芯片表面羧化过程示意图。(c) 用于评估免疫治疗药物亲和力的MetaSPR技术平台示意图。(d) 免疫治疗药物亲和力评估的过程和原则。(e) 免疫治疗药物亲和力评估的意义。

华中科技大学生命科学与技术学院2022级博士生陈友倩与2021级博士生樊洪利为论文的共同第一作者，华中科技大学生命科学与技术学院为第一完成单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省JD项目、中央高校基本科研业务费等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202404559